СПОСІБ доочищення стічних вод каталітичного осадження
Кондратьєв А.Є. ТОВ «Екоцентр» м Великі Луки
Як відомо, з розвитком промисловості збільшується техногенний вплив людини на навколишнє середовище. Особливу роль в цьому відіграє використання водних ресурсів планети, і забруднення водних об'єктів різними шкідливими речовинами.
До пріоритетних забруднюючих речовин стічних вод, спостереження за якими обов'язкові, відносяться важкі метали. Серед різних забруднюючих речовин важкі метали та їх сполуки виділяються не тільки повсюдною поширеністю, але і високою токсичністю, мутагенністю, здатністю до акумуляції в живих організмах.
Підприємства, що використовують гальванічні технологічні процеси, є одними з найбільш вpедного для окpужающей сpедой. Незважаючи на те, що на виробництвах встановлюються очисні споруди, скидання важких металів зі стічними водами досить високий. Становище ускладнюється тим, що вони містяться не тільки в промислових стоках, а й часто в поверхневих стоках з територій підприємств.
В основному, всі підприємства, що використовують електрохімічні виробництва, мають локальні очисні споруди промислових стічних вод. Однак, більшість таких споруд використовують морально застарілі технології очищення, зношене обладнання і не можуть добитися ефективного очищення стоків до необхідних нормативів. Що ж стосується очищення поверхневих стоків, то очисних споруд для видалення з них забруднюючих речовин, встановлюється дуже мало, і в них, як правило, не передбачається очищення розчинених сполук важких металів.
Найчастіше в цього з метою очищення стічних вод від іонів важких металів використовується реагентний метод. Суть його полягає в наступному. Стічні води надходять в реактор, в який додається реагент для підвищення рН стоків. При цьому відбувається реакція обміну, іони важких металів з'єднуються з гідроксильних груп, утворюючи нерозчинні гідроксиди, і випадають в осад.
Приклад реакції обміну:
FeCl3 + 3NaOH = Fe (OH) 3 ↓ + 3NaCl
Іонно-молекулярне рівняння даної реакції:
Fe 3+ + 3Cl - + 3Na + + 3OH - = Fe (OH) 3 ↓ + 3Na + + 3Cl -
Таким чином, сутність реакції зводиться до взаємодії іонів Fe 3+ і OH -. в результаті чого утворюється осад гідроксиду заліза (III) Fe (OH) 3.
До недавнього часу на очисних спорудах промислових стічних вод в якості реагенту використовувалося вапняне молоко (водний розчин гідратного вапна), але такий метод має низку недоліків, яких можна уникнути при використанні лугу (NaOH). Заміна вапняного молока на луг дозволяє:
1. Уникнути використання дорогого вапняного господарства;
2. Скоротити кількість використовуваних реагентів на станції нейтралізації;
3. Відмовитися від транспортування вапна;
4. Підвищити безпеку робочого місця оператора за рахунок скорочення викидів вапняного пилу в повітря робочої зони;
5. Зменшити потребу в виробничих площах.
Незважаючи на те, що реагентний спосіб використовується повсюдно, досягти необхідної якості очистки він не дозволяє. Справа ускладнюється тим, що кожен метал має свій інтервал рН при якому відбувається реакція обміну з утворенням нерозчинного гідроксиду. При подальшому підвищенні рН осад знову починає розчинятися.
Значення рН осадження гідроксидів металів
Реагентний спосіб очищення стічних вод від солей важких металів дозволяє видалити основну масу забруднюючих стоки важких металів, але вимагає доочистки. Раніше з цією метою використовувалися різні сорбенти і іонітні смоли - синтетичні ионообменники. Але сорбенти малоефективні, а головним недоліком способу доочищення іонітні смолами є їх вибірковість, тобто для кожного металу необхідно використовувати певну смолу.
Пропонований нами спосіб доочищення стічних вод каталітичним осадженням (КАО) дозволяє видаляти всі метали, що містяться в стоці, за один прохід фільтра. Ідея полягає в наступному. Вертикальний фільтр заповнюється спеціальної гранульованої слаболужній завантаженням (КАОС), при проходженні через яку рН стічних вод підвищується. При цьому в кожному діапазоні рН певний метал переходить в нерозчинний гідроксид і осідає на гранулах КАОС. Завантаження в цьому випадку виступає в якості каталізатора і не витрачається. Вона також не є сорбентом, оскільки утворюються гідроксиди чи не поглинаються завантаженням, а тільки осідають на ній. Отже, регенерація завантаження КАОС з вивантаженням з фільтра, як для сорбентів, не потрібно. Досить тільки здійснити промивання зворотним струмом води для видалення осаду і зрідка активізувати КАОС розчином сульфату магнію і соди.
Даний спосіб ефективний, простий в експлуатації і надійний. Він використовується в перебігу ряду років на десятках вітчизняних підприємств і отримує тільки позитивні відгуки.
Абсорбція - поглинання, що супроводжується дифузією поглиненої речовини вглиб сорбенту з утворенням розчинів.
Адсорбція- поглинання речовини поверхнею твердого поглинача.
Водневий показник (рН) - характеризує концентрацію вільних іонів водню у воді (Н +), і являє собою логарифм концентрації іонів водню, узятий з оберненим знаком, (pH = -log [H +]).
Гідрірованіе- активація атома водню і будь-якої іншої молекули, що призводить до їх хімічної взаємодії.
Каталіз - прискорення хімічних реакцій під дією малих кількостей речовин (каталізаторів), які самі в ході реакції не змінюються.
Каталізатор - хімічна речовина, що прискорює реакцію, але не входить до складу продуктів реакції.
Осажденіе- виділення у вигляді твердого осаду з газу (пара), розчину або розплаву одного або декількох компонентів.
Реакції обмена- хімічні реакції, в яких вихідні речовини як би обмінюються своїми складовими частинами.
Сорбція- поглинання твердим тілом або рідиною речовини з навколишнього середовища.
Сорбент - тверде тіло, що поглинає речовина з навколишнього середовища.
Сорбат - поглинається сорбентом речовина.
Важкі метали - група хімічних елементів з властивостями металів і щільністю, приблизно рівною або більшою щільності заліза (8 г / см3) (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb , Biі ін.).
Хемосорбція- адсорбція, супроводжується хімічним впливом поглинається речовини з сорбентом.
