Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов методом натрий-катионирования

Главная » Литература » Статьи » Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов методом натрий-катионирования
Автор: Селицкий Г.А., Галкин Ю.А.
Год издания: 2008

На предприятиях металлоперерабатывающей промышленности в технологических процес­сах образуются сточные воды, загрязненные солями тяже- лых металлов. Эти вещества являются токсичными для водных организмов и растений, а в более высоких концентрациях и для человека. Поэтому сточные во­ды, обладающие высокой токсичностью, не могут быть сброшены в открытые водоемы без соответствую­щей обработки.

Применение ионообменных смол позволяет обеспечить не только глубокую очистку сточных вод, но и возвратить в производство ценные продукты. Примером может служить ионообменная технология очистки сточных вод, которая используется на целом ряде предприятий машиностроения и металлообработки.

Сточная вода последователь­но проходит катионитовые фильтры, заполненные смолой КУ-2 в Н-форме, и анионитовые фильтры, в которые загружена смола AB-17 в OH-фopме. Такая технологическая схема позволяет получить почти полностью обессоленную воду. Остаточное солесодержание очищенной воды не превышает 15 мг/л. Поэтому такая вода без всяких ограничений может быть использована для любых технологических целей.

Вместе с тем технологическая схема полного обессоливания сточ­ных вод с применением метода ионообмена имеет целый ряд недостат­ков, а именно:

  • большие затраты на строительство установки и ее эксплуата­цию;
  • сложную и дорогостоящую схему переработки элюатов;
  • труднобалансируемые расходы кислых и щелочных промывных вод от фильтров и, как следствие, снижение производительности уста­новки;
  • возможность гипсации загрузки катионитовых фильтров вследствие применения в цикле регенерации кон- центрированных растворов серной кислоты.

Технологическая схема ионообменного способа очистки сточных вод от солей тяжелых металлов может быть значительно упрощена за счет применения натрий-катионирования. В этом случае вода проходит через фильтр, заполненный катионитом в Na-форме. При этом все ионы металлов и ионы водорода, содержащиеся в стоках, обмениваются на ион натрия. Вода после натрий-катионитовых фильтров становится умягченной и нетоксичной. Такую воду можно не только использовать для охлаждения оборудования и триевой форме. При этом ионы металлов обмени­ваются на ионы натрия, а ион водорода сорбируется лишь частично. Нейтрализация воды за счет сорбции ионов водорода из раствора осуществляется при фильтрации стоков через катионит КБ-4П в Na-фор­ме.

Такая схема очистки позволяет не только надежно проводить кондицио- нирование сточной воды, но и экономить реагенты на стадии реге­нерации катионита. При последовательной фильтрации кислых сточных вод через сульфостирольный и карбоксильный катиониты на первом происходит сорбция тяжелых цветных металлов, а на втором – обмен ионов натрия на водород. Так как катионит КБ-4П может работать только в натриевой форме, для его регенерации и перевода в натриевую фор­му необходимо последовательное применение серной кислоты и щелочи. При двухступенчатой очистке кислых стоков с использованием ионитов КУ-2 и КБ-4П в Na-форме кислота для регенерации не требуется, так как на стадии сорбции катионит КБ-4П переходит в Н-форму.

Большая часть выполненных к настоящему времени теоретических и прикладных работ для описания ионообменных равновесий базируется в основном на информации, полученной при исследовании процесса об­мена водорода на ионы щелочных и щелочно-земельных металлов на сульфостирольных катионитах. Имеющиеся литературные данные не позволяют представить закономерности обмена ионов тяжелых металлов на этих катионитах в натриевой форме, что необходимо для расчета ионо­обменных промышленных установок. В связи с этим в каждом конкретном случае, особенно при использовании ионитов для очистки промышленных растворов сложного солевого состава, необходимо проводить подбор и детальное изучение условий и закономерностей процесса сорбции.

Применение натрий-катионирования для кондиционирования сточных вод, возвращаемых в оборотную систему, приводит, как показали исследования, к накоплению в воде солей натрия.

Известно, что присутствие в воде кроме сорбируемого компонен­та других конкурирующих ионов в значительной степени влияет на емкость ионита по основному элементу. Характер изменения емкости ка­тионита в процессе водооборота очищаемой воды приведен в табл. 1.

Скачать файл - Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов методом натрий-катионирования