Очистка сточных вод от ионов хрома

Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов осуществляется путем перевода ионов тяжелых металлов в малорастворимые соединения (гидроксиды) при нейтрализации сточных вод с помощью различных щелочных реагентов. Реагентная очистка сточных вод от шестивалентного хрома состоит из двух стадий:

1) восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного;

2) осаждение трехвалентного хрома в виде гидроксида .

В качестве реактивов- восстановителей наибольшее применение получили натриевые соли сернистой кислоты – сульфит, бисульфит, пиросульфит  (Na2S2O5), а также дитионит натрия (Na2S2O4). Восстановление Cr6+ до Cr3+ происходит по реакциям:

Cr2O72- + 3SO34- + 8H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O;

Cr2O72- + 3HSO3¯ + 5H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O

Теоретические дозы реагентов-восстановителей составляют (мг/1мг Cr6+): для сульфита 3,63; бисульфита 3,0; пиросульфита 2,88. Соли сернистой кислоты добавляют к сточным водам в виде 10%-ных водных растворов. Доза восстановителя зависит от исходной концентрации Cr6+ в сточной воде и величины  рН. Скорость и полнота реакций восстановления Cr6+ до Cr3+ в большей степени также зависят от величины рН реакционной смеси.

После окончания реакции восстановления Cr6+ в кислой среде сточные воды подвергают нейтрализации с целью осаждения Cr3+ в виде гидроксида по реакции:

Cr3+ + 3ОН¯ → Cr(ОН)3↓.

Разработан одноступенчатый метод очистки хромсодержащих сточных вод с использованием  в качестве реагента FeS, получаемого в обрабатываемом растворе путем введения в него двух(трех)-кратного избытка FeSO4, Na2S2O5 или  NaHSO4 по отношению к концентрации  Cr(VI). Удаление Cr(VI) происходит по реакции:

H2CrO4 + FeS + H2O → Cr(OH)3 + Fe(OH)3 + S + H2O.

При начальной концентрации Cr(VI) в сточных водах 50 мг/л остаточная концентрация составляет 0,05 мг/л. При стандартной двухступенчатой обработке остаточная концентрация составляла бы 0,2-0,3 мг/л. Преимущества: значительно меньшая остаточная концентрация, не требуется работать в узком пределе рН, всего одна степень обработки, присутствие комплексообразователей не влияет на величину остаточной концентрации. Для очистки сточных вод содержащих ионы хрома, никеля и цинка в основном используют метод электрокоагуляции.

В результате электролитического растворения стальных анодов при рН>2 образуются ионы Fe2+.  Одновременно   с   этим    ионы Fe2+,   а    также    гидроксид железа (II), способствуют химическому восстановлению Cr6+ до Cr3+ по следующим реакциям:

при рН<5,5    Cr2O72- +6Fe2+ + 14H+ → 6Fe3+ +2Cr3+ +7H2O

при рН>5,5  Cr2O72- +3Fe(OH) + 4H2O → 3Fe(OH)3 + 2Cr(OH)3 + 2OH¯

Некоторое количество  CrO42- и Cr2O72- ионов восстанавливается до ионов Cr3+ в результате катодных электрохимических процессов:

Cr2O72- + 14H+ + 6ē →  2Cr3+ +7H2O

Cr2O72- + 4H2O + 3ē  →  2Cr(OH)3 + 5OH¯

При электрохимической обработке сточных вод происходит их подщелачивание, что способствует коагуляции гидроксидов железа (II) и (III) и хрома (III), а также гидроксидов других  тяжелых металлов, ионы которых могут содержаться в сточных водах.

Электрокоагулятор включает в себя две секции: пластинчатый электролизер вертикального исполнения с подводом очищаемой воды снизу вверх и осветлитель. Электролиз проводят при плотности тока на аноде 0,6-1,5 А/дм2 для концентрированных вод и 0,15-0,18 А/дм2 для разбавленных (<100 мг/л), напряжении на электродах 12-24 В, продолжительности обработки 60-180 секунд. Материал электродов – низкоуглеродистая сталь (Ст3, Ст3),  толщина электродов 3-8 мм, расстояние между электродами 6-12 мм.

В качестве осветлителя используют отстойники, флотаторы-отстойники, флотаторы-осветлители. Степень очистки сточных вод составляет 90-95% . В основе принципа гальванокоагуляции лежат те же физико-химические процессы, которые составляют сущность электрокоагуляции. Отличие данного метода заключается в способе  введения в обрабатываемый сток ионов железа, а также в отсутствии электростатической коагуляции, возникающей при наложении электрического поля. При данном методе очистки, очищаемую воду пропускают через железные стружки, смешанные с коксом в соотношении 4:1. За счет разности электрохимических потенциалов железо переходит в раствор:

Fe - 2ē → Fe2+

Процесс гальванокоагуляции проводят в проточных вращающихся аппаратах барабанного типа. При вращении стружечная загрузка попеременно то погружается в сток, то оказывается на воздухе, в результате протекает следующая реакция:

4Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 +8H+

В свою очередь соединения железа(III) при контакте с железной стружкой восстанавливаются до железа(II). Соединения железа (II) способствуют восстановлению хрома(VI) до хрома(III).

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.