ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические схемы ионообменного извлечения цветных металлов из сточных вод из "Очистка промышленных сточных вод" Как было показано выще, с увеличением общей минерализации резко сокращается полезная емкость катионита, причем для менее селективных сульфокатионитов (КУ-1, КУ-2) минерализация сточных вод более 3—4 г/л снижает их емкость по цветным металлам, если концентрация их не более 4—5 мг-экв/л, до 0,1—0,2 мг-экв/г. При концентрации солей щелочных металлов в 5—10 раз больще указанной и нейтральной реакции сточных вод слабокислотные катиониты типа КБ-4 обладают полезной емкостью по отношению к двухвалентным катионам цветных металлов около 2—3 мг-экз/г, однако они гораздо менее селективны, если в сточной воде содержится сколько-нибудь значительное количество ионов кальция. [c.146] В тех случаях, когда утилизация цветных металлов возможна в виде хлоридов или нитратов, либо тогда, когда примеси хлоридов не являются недопустимыми, в качестве регенерирующих растворов может быть применен раствор хлористого натрия или соляной кислоты. Однако утилизация отработанных растворов часто невозможна в присутствии. хлорида кальция, а осаждение цветных металлов в виде основных карбонатов или гидратов окислов сопровождается осадками СаСОз или Са(0Н)2, которые приходится затем удалять специальными операциями. [c.147] Поэтому наиболее перспективно применение ионообменных металлов для очистки сточных вод, практически свободных от ионов кальция. Примером технологической схемы ионообменного извлечения цветных металлов из промышленных сточных вод может служить ионообменная очистка сточных вод производств вискозных волокон от сульфата цинка. [c.147] В сточных водах производств искусственного волокна содержание сульфата натрия составляет 3—5, свободной серной кислоты — 0,5-ь 1,5 г/л, сульфата цинка (в пересчете на металл) — 30 ч- 200 мг л. [c.147] В связи с кислой реакцией цинкосодержащих сточных вод вискозного производства в качестве ионообменного материала используют сульфокатионит КУ-2, несмотря на его меньшую селективность по отношению к ионам цинка, чем селективность слабокислотных смол. Вследствие этого ионы кальция извлекаются из воды раньше ионов цинка и катионит насыщается ионами кальция и цинка примерно в тех же соотношениях, в каких они содержатся в воде. [c.148] Поскольку в составе реагентов производства вискозного волокна хлориды не допускаются, в качестве регенерационного раствора приходится использовать сульфат натрия, несмотря на ряд осложнений, связанных с возможностью гипсования зерен катионита, содержащих большое количество кальция. [c.148] Применение установок непрерывного ионного обмена в значительной мере упростило задачу, так как степень насыщения ионообменной смолы катионами кальция и цинка в таких условиях значительно ниже предельной степени насыщения в установках периодического действия, к тому же легко регулируется интенсивность отделения катионита из ионообменной колонны в регенерационную. [c.148] Отработанный регенерационный раствор, содержапщн ионы N3+, Са +, 2п +, Ре + и Н+, утилизироваться не может. Из него должны быть раздельно выделены цинк, подлежащий утилизации, железо и кальций, после чего раствор может быть возвращен в ионообменный цикл для повторной регенерации катионита. [c.148] При pH = 5 ионы трехвалентного железа гидролизуются и выпадает гидрат окиси железа ЗН О - Ре (ОН)з + ЗН (гидрат окиси цинка выпадает только при pH 8, а СаСОз при pH 9,5). Гидрат окиси железа отделяется от раствора фильтрованием либо после сгущения в отстойнике-декантаторе. [c.149] Нз заключительной стадии регенерационный раствор подщелачивается до pH = 10,5 11 для отделения выпавшего карбоната кальция. В фильтрате остается лишь сульфат натрня, что позволяет вернуть раствор в ионообменный цикл для регенерации катионита. [c.149] В тех производствах, где применяется хлорид цинка например, в производстве фибры), для регенерации катионита может применяться раствор поваренной соли, что значительно упрощает и удешевляет технологию утилизации цинка. Однако, по-видимому, ионообменное извлечение цветных металлов из кислых сточных вод целесообразно лишь в условиях, когда содержание этих металлов значительно превышает содержание ионов кальция. Применение карбоксильных катионитов типа КБ, более селективных к ионам цветных металлов, чем к кальцию, целесообразно во всех случаях, когда реакция сточных вод нейтральна. [c.150] Из приведенных примеров ясно, что основное различие между ионообменными методами очистки сточных вод и методами подготовки воды для технических нулуд заключается в выборе наиболее рациональной схемы регенерации ионитов, обеспечивающей возврат солей цветных металлов в производство и возвращение регенерационного раствора в ионообменный цикл. [c.150] Ионообменные процессы могут успешно использоваться и при очистке промышленных сточных вод от органических соединений, ведущих себя в водных растворах как электролиты. [c.151] Ионообменной очистке от органических электролитов поддаются лреимущественпо мало минерализованные сточные воды. При извлечении органических оснований или их солей (алифатических или ароматических аминов, азотистых гетероциклов и т. п.), образующих одновалентные катионы, важно, чтобы минеральный состав сточных вод определялся солями щелочных металлов, поскольку двухвалентные катионы кальция, магния н тем более трехвалентные катионы, например железа, поглощаются катионитами настолько сильнее органических катионов, что вытесняют последние в раствор в широком интервале соотношения концентраций. [c.151] При поглощении органических кислот присутствие многовалентных анионов также резко снижает используемую емкость анионитов. При выборе оптимальных условий поглощения органических слабых электролитов, таких как ароматические амины, следует иметь в виду, что оптимальное значение pH растворов, из которых извлекаются органические вещества ионитов, выше pH, соответствующего полной диссоциации их на ионы, так как при подкислении растворов органических оснований (или при подщелачивании растворов слабых кислот) одновременно быстро растет концентрация конкурирующих ионов (Н+ — ионов в случае сорбции оснований или ОН- — при сорбции кислот). [c.151] На рис. 32 показана диаграмма, при помощи которой с достаточным приближением находится оптимальное значение pH для извлечения анилина катионитом КУ-2 в водородной форме. [c.151] Органические основания вытесняются из катионита при регенерации 5%-ным раствором NH3 в смеси растворителей, состоящей из 80% спирта (этилового или метилового) и 20% воды. При этом концентрация аминов в отработанных растворах может быть доведена приблизительно до 100 г/л. Из таких растворов аммиак и спнрт отгоняют и используют в следующей операции регенерации, а от водной фазы отделяют извлеченные из ионообменной смолы сырые органические продукты для дальнейшей их ректификации. Подогрев регенерирующего раствора (или колонны с катионитом, отключенной на регенерацию) до температуры 35—40° С значительно ускоряет процесс отмывки органических веществ из смолы. В качестве примера на рис. 33 приведена технологическая схема ионообменной очистки сточных вод производства хлоранилина от смесей анилина с хлора-нилином. Сточная вода принимается в сборник /, куда дозируется из мерников 2 соляная кислота для понижения pH до 4—4,5. Подкисленная сточная вода насосом 18 подается иа фильтр 4, где отделяется от выпавших при подкислении взвесей. Фильтрат принимается в бак 5 п со скоростью около 2 м /м ч поступает в блок последо-вательно включенных колонн 6, 7, 8 с общей длиной слоя загруженного в них катионита КУ-2 не менее 3 м. [c.153] На каждый метр кубический сточных вод, сбрасываемых производством, в цикл поступает 50 л воды от промывки колонн после метанольно-аммначной регенерации, 120 л насыщенного водного раствора аминов (водная часть кубового остатка) и 50 л промывных вод после обработки катионита кислотой. Кроме того, для нейтрализации щелочных сточных вод перед подачей на катионит необходимо ввести около 18 кг/м соляной или около 60 л технической кислоты. Таким образом, общее количество водных растворов, увеличивающих объем сточных вод, которые поступают на ионообменную установку, составляет 280 л, или 28—30% от объема очищенной воды. [c.155] При ионообменной очистке сточных вод от анионных ПАВ следует использовать среднеосновные и сильноосновные аниониты в С1-форме. Емкость анионита в больщой мере зависит от содержания в сточной воде минеральных солей. Между тем, минерализация сточных вод Na l, загрязненных ПАВ, колеблется в широких пределах — от 0,5—1 г/л для сточных вод текстильных предприятий до 30—40 г/л в сточных водах предприятий искусственного каучука. [c.155] Вернуться к основной статье