Экол.гальванопроизводств vinogradov_03. Библиотечка гальванотехника
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
но' чон Образование ферритов - сложный процесс, включающий реакции твердофазного координирования и кристаллографического структурирования. Возникающие при этом твердые комплексные соединения имеют туннельную структуру, благоприятствующую дополнительному клатратированиж» тяжелых металлов. Повышение температуры нивелирует влияние pH, в результате при температуре 80 “С область ферритообразования в районе повышенных концентраций железа (а также ионов тяжелых металлов) значительно расширяется. Необходимо отметить, что наблюдаемое расширение более заметно при пониженной pH, когда возрастает роль твердофазных превращений. Способность металлов к совместному осаждению с гидрозакисью железа и ферритообразованию усиливается в ряду Cd < Zn < Со < Ni < Си. Каямий и цинк проявляют малую активность в формировании ферромагнитных композиций, поэтому они менее всего клатратируются при ферритном обезвреживании сточных вод. Степень очистки с образованием магнитных продуктов повышается при обработке стоков, содержащих одновременно ионы нескольких металлов по сравнению с обработкой индивидуальных стоков, а также при повышении pH. Наивысшую активность в ферритной очистке проявляет медь. При рН>9 она эффективно удаляется в виде кристаллического продукта с высокой магнитной восприимчивостью. Никель и кобальт по способности к ферритной очистке занимают промежуточное положение между медью и цинком. Высокий эффект очистки достигается при рН>10, а ферромагнитный характер формируемых осадков обеспечивается лишь при дозировке железа в очищаемую воду в количестве до 1 г/л. 168 Очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов методом ферритизации можно проводить двумя способами. Первый способ заключается в добавлении в сборник со сточными водами железного купороса, едкого натра (в виде 40 % водного раствора) и азотнокислого натрия: при суммарной концентрации ионов тяжелых металлов 30 мг/л в стоки дозируются 450 г/м3 железного купороса (90 г-ион/м3 в пересчете на железо), 322 г/м3 раствора каустика и 45,6 г/м3 нитрата натрия. После этого сточная вода нагревается острым паром до 60 °С (100 кг пара на 1 м3 стоков) и выдерживается при барботировании воздухом в течение 1 часа (расход воздуха 100 м3/м3 стоков в час). Затем стоки сбрасываются в отстойник. Время выдержки в отстойнике 15-20 мин. После чего осветленная часть стоков направляется на фильтрацию и далее в хозяйственно-бытовую канализацию. По второму способу очистка стоков проводится в две стадии. На первой стадии формируется железосодержащая суспензия таким образом, чтобы она обладала развитой поверхностью, высокой химической активностью и адсорбционной способностью. На приготовление 1 м3 железосодержащей суспензии необходимо 208,5 кг железного купороса, 60 кг едкого натра и 21,3 кг азотнокислого натрия. Время выдержки составляет 20 минут. Чем дольше суспензия выдерживается до прибавления её в очищаемые стоки, тем завершеннее, полнее реализуется способность её к ферритообразованию. На второй стадии сформированная суспензия дозируется в очищаемые сточные воды. Специфику ферритизационной обработки иногда связывают с адсорбционными явлениями, обусловленными дефектами кристаллической решетки ферритов. Для полноты реализации адсорбционных явлений осуществляют предварительный специальный синтез активированных ферритов, предусматривающий обработку нитритами гидроокисей двух- и трехвалентного железа, взятых в определенном соотношении. Полученные таким образом ферриты хорошо сорбируют ионы хрома, кадмия, свинца, меди, никеля, кобальта, ртути, марганца и бериллия, они имеют емкость по тяжелым металлам в 1000 - 10000 раз большую, чем магнетит. При ферритной обработке сточных вод, особенно первым способом, происходящие процессы гидратообразования железа способствуют коагуляционной очистке тонкодиспергированных 169 взвесей и эмульгированных загрязнений за счет формирования железосодержащих мицелл, способных к некоторым реакциям включения. Главными преимуществами ферритной очистки стоков являются: возможность одновременного удаления различных ионов тяжелых металлов в одну стадию; ионы тяжелых металлов клатратируются в виде кристаллических не выщелачиваемых продуктов; наряду с растворенными тяжелыми металлами эффективно удаляются диспергированные взвеси и эмульгированные загрязнения; процесс не чувствителен к влиянию других солей, которые могут присутствовать в стоках в больших концентрациях. Аппаратурное оформление ферритной очистки отличается простотой, в основе его лежит принцип магнитного осаждения продуктов клатратирования загрязнений (в т.ч. ионов тяжелых металлов). Главным рабочим узлом установки ферритной очистки является резервуар-накопитель, снабженный мешалкой и магнитными клапанами для спуска обработанной воды.
Технологические сточные воды в гальванических процессах цинкования, кадмирования, меднения и серебрения содержат высокотоксичные простые и комплексные соединения циана (цианиды): NaCN, KCN, CuCN, Fe(CN)2, - простые цианиды; [Cu(CN)2]-, [Cu(CN)3]2-, [Cu(CN)4p-, [Zn(CN)4p-, [Cd(CN)4p-, [Fe(CN)e]3-, [Fe(CN)6]4‘, [Ag(CN)2]' - комплексные цианиды. Количество цианидов в сточных водах гальванических цехов варьируется в широких пределах: при наличии ванн улавливания - 2-30 мг/л, без ванн улавливания - до 150-300 мг/л. Для обезвреживания циансодержащих сточных вод используются различные модификации реагентного метода, основанные на химическом превращении высокотоксичных цианидов в нетоксичные, легко удаляемые продукты: окисление цианидов в щелочной среде до цианатов с последующим их гидролизом до карбонатов и аммония. 170 В качестве реагентов-окислителей могут использоваться соединения, содержащие активный хлор (хлорная известь, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия, жидкий хлор), а также озон, перманганат калия, перекись водорода. В табл. 4.3 указано содержание активной части в реагентах-окислителях. Таблица 4.3 Содержание активной части и условия поставки
При обработке циансодержащих стоков гипохлоритом протекают следующие реакции: CN- + ОС1- -> CNO- + С1- [Zn(CN)4]2- + 40С1- + ШО -> 4CNO- + 4С1- + Zn(OH)2i 2[Cu(CN)3p- + 70С1- + Н20 + 20Н- -> 6CNO + 7С1- + 2Cu(OH)24. Реакции окисления простых и комплексных цианидов активным хлором протекают в щелочной среде при pH 10,5-12,5. Цианат-ионы CNO гидролизуются при pH < 6,5: CNO- + 2Н20 -> СОз2- + NH4+ При избытке гипохлорит-иона протекает реакция 2CNO- + ЗОС12- + Н+ -> 2C02t + ЗС1 + 2N2t+ Н20 171 Для устранения побочных реакций образования токсичного хлорциана по реакциям: CI2 + ШО -» НС1 + НОС1, 2CN + Ch2!£V 2C1CN выделяемую НС1 необходимо нейтрализовать постоянным добавлением щелочи. Продолжительность окисления цианидов активным хлором составляет 5-15 мин, при механическом или гидравлическом перемешивании время обработки сточных вод сокращается до 3-5 мин. Технологическая схема очистки мс/кет быть периодического или непрерывного действия. При очистке по схеме периодического действия сточная вода поступает в усреднитель (накопитель), откуда подается в реактор с непрерывным перемешиванием, который оборудован приборами автоматического регулирования подачи реагентов до требуемой pH среды. После обезвреживания сточные воды направляются на нейтрализацию и отстаивание совместно с кисло-щелочными стоками. При применении хлорной извести или гипохлорита кальция рабочие растворы реагентов готовят в виде 5 %-ного раствора по “активному” хлору. При применении гипохлорита натрия допускается использование более концентрированных растворов. Гипохлорит натрия может быть получен электрохимическим разложением поваренной соли NaCl на электролизных установках ЭН-1,2; ЭН-5; ЭН-25; ЭН-100 производительностью по “активному” хлору соответственно 1,2; 5; 25; 100 кг/сут. Жидкий хлор применяется в виде хлорной воды, получаемой с помощью хлораторов (ИОНИИ-100). В съязи с тем, что применение жидкого хлора требует соблюдения особых требований (работа со СДЯВ), использование хлорной воды в качестве реагента допускается только, если на предприятии её получают для других целей. При окислении жидким хлором протекают следующие реакции: CN- + СЬ + 20Н- -> CNO- + 2С1- + ШО [Cu(CN)3p + 4СЬ + 80Н- -> 3CNO- + 8С1- + Си(ОН)24 + ЗН20. При работе с жидким хлором следует иметь в виду, что при растворении его в воде происходит подкисление воды и образование хлорциана по реакции: 172 Ch + H20 -> HC1 + H0C1 2CN + СЬ hcl^cicN, поэтому при использовании жидкого хлора процесс окисления цианидов следует проводить при постоянном добавлении щелочи. Наличие в обработанной воде 2-3 мг/л остаточного активного хлора является гарантией полноты окисления цианидов. |