Способ очистки сточных вод от хрома

 

Изобретение относится к области очистки сточных вод от хрома, образующихся на химических, кожевенных и других предприятиях. Образование осадка гидроокиси хрома осуществляют электрохимической обработкой сточной воды в катодном отделении диафрагменного электролизера при электродной плотности тока 50. . . 500 А/м² и затратах электричества 8...10 МКл/м³. Сточную воду, полученную после выделения гидроокиси хрома, прокачивают через анодное отделение электролизера. Процесс электрохимической обработки сточной воды проводят в электролизере с нерастворимыми электродами. Технический эффект - сокращение объема сточных вод и исключение из них дополнительных примесей, вносимых с реагентами, используемыми в процессе водоочистки. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от хрома, образующихся на кожевенных предприятиях, в гальванических и других химических производствах, использующих хромсодержащие растворы, электролиты и катализаторы.

Известен способ очистки сточных вод от хрома, включающий восстановление и выделение трехвалентного хрома в виде гидроокиси. Восстановление хрома от шести до трехвалентного и его осаждение проводят реагентами - растворами серы и гидроокиси. В качестве гидроокисей используют гидроокиси аммония, натрия, кальция или бария (а.с. 812752 СССР, МКИ C 02 F 1/62. Способ очистки сточных вод от хрома. / А.П. Сериков, А.Д. Михнев, С.Е. Петров (СССР). - 2726153/29-26; заявлено 12.02.79). К недостаткам данного способа следует отнести использование таких реагентов, как растворы серы и гидроокисей аммония, натрия, кальция или бария.

Известен способ очистки сточных вод от хрома, включающий обработку реагентами с последующим отстаиванием. Обработку ведут сначала минином до pH 3, а затем зольной жидкостью до pH 8 - 9 (пат. 2088541 Россия, МКИ C 02 F 1/62. Способ очистки сточных вод от хрома /Н.В. Жулин, Н.П. Мурзин, А.И. Ермолаев (Россия); Канский кожевенный завод (Россия). - 94030397/25; заявлено 05.08.94). К недостаткам этого способа можно отнести использование таких реагентов как минин и зольная жидкость.

Наиболее близким к заявляемому, т.е. прототипом, является способ очистки сточных вод от хрома путем их электрохимической обработки. Электрохимическую обработку проводят в однокамерном электролизере со свинцовым анодом и катодом из нержавеющей стали при катодной плотности тока 1,50 - 2,5 А/дм², отношении площади анода к площади катода, равным 1,85 - 2,0, и времени обработки 2,5 мин. При указанных режимах обработки преимущественной реакцией выделения хрома является образование хроматов свинца в результате растворения материала анода и взаимодействия свинца с ионами хрома (а.с. 1293112 СССР, МКИ C 02 F 1/46. Способ очистки сточных вод от хрома./ Ю.И. Бланк, А.Б. Аврашкова, В. В. Дябло, В.М. Таран, В.Е. Казаринов, B.C. Вилинская (СССР). - 3560955/23-26; заявлено 28.12.82).

К основным недостаткам прототипа относится использование в процессе очистки растворимого свинцового анода. Это приводит к образованию соединений свинца, находящегося в растворенном состоянии, что обуславливает появление в сточной воде дополнительно довольно токсичных примесей. При этом для процесса очистки используется дорогостоящий цветной металл - свинец.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу - обеспечение высокой степени очистки за счет предотвращения попадания в сточные воды дополнительных примесей, вносимых в нее с материалами и реагентами, используемыми в процессе очистки.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе очистки сточных вод от хрома путем их электрохимической обработки с использованием свинцового анода, согласно изобретению электрохимическую обработку проводят в катодной камере диафрагменного электролизера при электродной плотности тока 50 - 500 А/м² и затратах электричества 8 - 10 МКл/м³, а через анодное отделение электролизера прокачивают сточную воду, полученную после отделения гидроокиси хрома, причем процесс электрохимической обработки сточной воды проводят в электролизере с нерастворимыми электродами.

При электролизной обработке сточной воды, содержащей ионы трехвалентного хрома, в катодном отделении диафрагменного электролизера происходит разложение воды с образованием ионов гидроксила 2Н₂O+2е=H₂+2OН^-.

Увеличение количества электричества, пропущенного через электролизер, приводит к росту pH стока, находящегося в катодной камере. При достижении pH 7 - 8,5 весь хром, находящийся в сточной воде, связывается в трудно растворимый осадок гидроокиси хрома Cr(ОН)₃. Увеличение pH сточной воды выше 8,5 приводит к растворению осадка, обусловленному амфотерными свойствами гидроокиси хрома. Поэтому количество электричества, необходимое для высадки хрома при обработке стока в катодном отделении диафрагменного электролизера не должно превышать 10 МКл/м³.

Способ очистки сточных вод от трехвалентного хрома осуществляется следующим образом. Сточная вода, содержащая ионы трехвалентного хрома, из усреднителя 1 (см. фиг.1) насосом 2 прокачивается через катодное отделение диафрагменного электролизера 3. Из катодного отделения электролизера сточная вода поступает в отстойник 6, в который из емкости 8 насосом 7 подается раствор полиакриламида, необходимый для интенсификации процесса осаждения гидроокиси хрома. По окончании процесса осаждения надосадочная жидкость насосом 5 прокачивается через анодную камеру электролизера, а осадок насосом 9 подается на обезвоживание на вакуум-фильтр 10. Фильтрат с вакуум-фильтра объединяется с надосадочной жидкостью из отстойника 6. Полученный осадок может быть использован для получения дубильного раствора. Очищенный сток из анодной камеры электролизера поступает в заводскую канализацию.

Пример. Проводят электрохимическую обработку модельного раствора стока, содержащего 4 г/л сернокислого хрома, считая на металл, в диафрагменном двухкамерном электролизере с объемом каждой камеры 240 см³ и мембраной из бельтинга. В качестве электродов используют титановые пластины, покрытые окисью рутения. В катодную камеру электролизера заливают 200 см³ модельного раствора стока, а в анодную камеру - 200 см³ 1%-ного раствора сульфата натрия. После пропускания через электролизер необходимого количества электричества, раствор из катодной камеры сливают в цилиндр и выдерживают в нем до полного осаждения гидроокиси хрома. Осветленную часть анализируют на содержание в ней хрома. Результаты опытов представлены в таблице.

Из результатов, приведенных в таблице, видно, что содержание хрома в сточной воде зависит как от плотности тока, так и от количества электричества, пропущенного через раствор. Увеличение плотности тока на электролизере приводит к росту скорости извлечения хрома из стока. Так при плотности тока, равной 50 А/м², скорость извлечения составляет 3,6 кг/(м³ч), а при плотности тока 500 А/м² скорость извлечения равна 40,2 кг/(м³ч). Увеличение токовой нагрузки более 500 А/м² приводит к сильному разогреву растворов вплоть до их закипания. Повышение количества электричества, пропущенного через сточную воду, неоднозначно влияет на процесс извлечения хрома. При увеличении количества пропущенного электричества до 8 - 10 МКл/м³ происходит уменьшение концентрации хрома в стоке вследствие образования осадка гидроокиси хрома. При этом остаточная концентрация хрома составляет величину около 1 мг/л в расчете на металл. Увеличение количества пропущенного электричества более 10 МКл/м³ приводит к росту концентрации хрома в стоке. Это происходит из-за растворения гидроокиси хрома вследствие ее амфотерных свойств.

Использование предлагаемого способа очистки сточных вод от хрома по сравнению с существующими имеет следующие преимущества: а) исключает появление в сточной воде дополнительных примесей, проступающих в нее с реагентами, используемыми для высадки гидроокиси хрома; б) исключает увеличение объема сточных вод, обусловленного использованием реагентов для высадки хрома в виде водных растворов.

Предлагаемый способ очистки сточных вод от хрома может быть использован на химических, кожевенных и других предприятиях, где возможно образование хромсодержащих сточных вод.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от хрома путем их электрохимической обработки, отличающийся тем, что электрохимическую обработку проводят в катодном отделении диафрагменного электролизера с нерастворимыми электродами при электродной плотности тока 50-500 А/м² и затратах электричества 8-10 МКл/м³, а полученную после выделения гидроокиси хрома сточную воду прокачивают через анодное отделение электролизера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2