Изучение и разработка очистки стоков от ионов тяжелых металлов

    Дисциплина: Разное
    Тип работы: Доклад
    Тема: Изучение и разработка очистки стоков от ионов тяжелых металлов

    Таблица 1
    Зависимость концентрации ионов меди от соотношения площадей катода и анода.
    Начальная концентрация ионов меди 124 г/л.
    опыта
    Соотношения площади катода к площади анода
    Остаточная концентрация ионов меди, г/л
    Через 1 час
    Через 1 сутки
    3,901
    2,920
    2,173
    1,035
    0,411
    0,290
    Таблица 2
    Зависимость концентрации ионов меди от вида цементатора и его количества.
    Начальная концентрация ионов меди 125 г/л.
    опыта
    Цементатор
    Масса, г.
    Время очистки
    Остаточная концентрация ионов меди, г/л
    Алюминий
    Цинк
    Железо
    Железо
    Железо
    Железо
    7 суток
    7 суток
    7 суток
    20 мин
    20 мин
    20 мин
    0,29
    0,11
    0,25
    9,0387
    0,5290
    0,3932
    Таблица 3
    Результаты сорбционной очистки от меди и цинка модельных растворов и стоков,
    o=20±2
    oC, перемешивание 30 мин.
    опыта
    Очищаемый объект
    Исходная концентрация мг/л
    Доза сорбента, г/л
    Остаточная концентрация, г/л
    Р–1
    Р–2
    Р–3
    Модельный раствор
    1109
    1326
    8–9
    6,5–7,5
    0,5–1
    6,5–7,5
    20,15
    31,63
    15,58
    22,31
    35,75
    16,71
    316,13
    433,25
    357,69
    19,75
    30,46
    13,68
    Сток щелочной
    кислотный
    смешанный
    1109
    1326
    1192
    9–10
    0,5–1
    6,5–7,5
    18,87
    419,05
    17,29
    16,45
    17,92
    Сток щелочной
    кислотный
    смешанный
    9–10
    0,5–1
    6,5–7,5
    11,34
    197,93
    8,87
    8,54
    9,09
    Модельный раствор
    1050
    7–8
    5,5–6,5
    7–8
    5,5–6,5
    32,21
    39,05
    30,07
    36,83
    45,45
    33,01
    0,209
    0,290
    Сток
    1050
    1050
    1050
    7–8
    5,5–6,5
    7–8
    5,5–6,5
    7–8
    7–8
    45,19
    48,83
    0,450
    0,508
    50,25
    54,71
    Пятая всероссийская научная конференция
    молодых исследователей
    «Шаг в будущее»
    «Изучение и разработка способа
    очистки стоков от ионов тяжёлых металлов»
    Россия, Астрахань
    Автор: Васкецов Алексей Александрович
    Астраханский государственный
    технический университет,
    V курс
    Научный руководитель: Кравцов Евгений
    Евгеньевич
    к.х.н., профессор,
    Астраханский государственный
    технический университет
    Изучение и разработка способа
    очистки стоков от ионов тяжёлых металлов
    «Изучение и разработка способа
    очистки стоков от ионов тяжёлых металлов»
    Васкецов Алексей Александрович
    Россия, Астрахань
    Астраханский государственный
    технический университет,
    V курс
    Введение
    Ежегодно в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей [1].
    Помимо указанных потерь соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства, оказывают весьма вредное влияние на экосистему.
    Установлено, что соединения меди и цинка даже при малых концентрациях (0,001 г/л) тормозят развитие, а при больших (более 0,004 г/л) вызывают токсическое воздействие на водную фауну
    [2]. По данным комитета экологии Астраханском регионе, учитывая его рыбохозяйственное значение, введена жесткая предельно–допустимая концентрация (ПДК) — 0,0024 мг/л для меди и 0,034
    мг/л для цинка.
    Исходные стоки, которые необходимо было очистить, содержали медь в концентрациях от 80­­–100 г/л (отработанные ванны травления) до 10 г/л (промывные воды), цинк соответственно от 50
    г/л до 1 г/л. Огромный диапазон концентраций в исходном стоке и в очищенной сточной воде не позволял разработать экономически обоснованный одностадийный процесс их очистки. Чаще всего в
    производственной практике для удаления ионов тяжёлых металлов (ИТМ), в частности меди, используют реагентный метод [3], заключающийся в осаждении металлических ионов при добавлении к
    стоку соответствующего реагента. Достоинство метода — в его простоте. Недостатки — в сток вводится новое химическое вещество, то есть, новое загрязнение, а полученные обводнённые осадки
    имеют большой объём.
    Исходя из начальных концентраций меди и цинка и требуемых ПДК, весь процесс очистки был разбит на три стадии:
    3) окончательная доочистка до ПДК.
    Для некоторых стоков очистку планировали проводить по второй и третьей стадиям, минуя первую. По причинам, указанным выше, реагентный метод по крайней мере на первой стадии был
    исключён. На этой стадии было решено удалять медь и цинк путём электролиза или цементации (для меди).
    Главным преимуществом электролиза является возможность получения на катоде свободного металла, при этом не происходит вторичного загрязнения стока. В случае цементации исключаются
    затраты на электроэнергию, но в очищенном стоке накапливаются ионы металла–цементатора.
    На второй стадии предполагалось использовать сорбцию ионов меди и цинка на дешёвых минеральных сорбентах и, наконец, завершить доочистку либо сорбцией на активированном угле, либо
    предложить оригинальный способ снижения концентраций меди и цинка до ПДК. Цель работы, таким образом, состояла в снижении исходных концентраций меди и цинка до рыбохозяйственных
    ПДК. Для выполнения её предстояло решить четыре задачи:
    1. Изучить электролиз медь- и цинксодержащих стоков и разработать режим катодного осаждения этих металлов.
    2. Изучить целесообразность применения цементации и внутреннего электролиза.
    3. Исследовать сорбцию ионов меди и цинка на минеральных сорбентах и установить оптимальные условия проведения сорбции.
    4. Предложить способ доочистки стоков.
    Экспериментальная часть.
    Первая задача, а именно изучение электролиза стоков, автором данной работы не решалась. Другими авторами было установлено, что электролиз медьсодержащих стоков целесообразно
    проводить до концентрации 0,6 г/л, цинксодержащих до 1,2г/л.
    Были предложены иные способы снижения концентрации меди до миллиграммовых количеств, а именно внутренний электролиз и цементация [4]. При внутреннем электролизе имеется анод,
    состоящий из цементирующего металла (в нашем случае стальная пластина) и катод, состоящий из инертного металла, на котором происходит восстановление ионов цементируемого металла и его
    выделение в твёрдом виде (в нашем случае медная пластина). Анод и катод соединялись друг с другом через реостат и помещались в модельный раствор сульфата меди. Была изучена зависимость
    скорости процесса от относительных размеров катода и анода (сила тока измерялась миллиамперметром). Площадь медного катода была постоянной 1,5 см
    2, а соотношения площадей катода и анода составляли 1:1, 1:21:5.
    Выяснилось, что с увеличением площади анода скорость реакции увеличивалась, соответственно снижалась концентрация меди в растворе.
    Результаты опыта представлены в таблице 1.
    Анализ растворов (определение концентрации ионов) проводился иодометрическим и комплексонометрическим титрованием [5, 6].
    При цементации в качестве цементаторов испытывались железо, алюминий, цинк. На алюминии процесс идёт крайне медленно, с ускорением по мере растворения оксидной плёнки. На цинке
    оксидная плёнка тонкая и менее устойчива, поэтому цементация идёт с большей скоростью. На железе слой оксидов является рыхлым со множеством пор, поэтому, хотя железо самый неактивный
    восстановитель среди испытанных металлов, скорость цементации на нём высока.
    Результаты опытов представлены в таблице 2.
    При решении следующей задачи (сорбционной очистки стоков) в качестве сорбентов использовались минеральные порошки, представ...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены