Введение. 8
Глава 1. Литературный обзор. 10
1.1. Методы удаления растворимых примесей сточных вод. 10
1.3. Ионообменная сорбция, механизм ионного обмена. 20
1.5. Регенерация ионитов. 33
Глава 2. Методика эксперимента. 39
2.1. Подготовка ионитов и модельной хромсодержащей сточной воды.. 39
2.1.2. Подготовка модельного раствора хромсодержащей сточной воды 39
2.2. Определение содержания хрома (VI) фотоколориметрическим методом 40
2.3. Очистка сточной воды на анионите. 42
2.4. Регенерация СrО2-4 42
2.5. Нейтрализация стоков, содержащих цианиды.. 42
2.6. Определение содержания цианидов в сточных водах. 43
Глава 3. Результаты и их обсуждение. 45
3.1. Очистка сточных вод от хромат–ионов. 45
3.1.2. Определение концентраций хромат - ионов в промывных растворах. 50
3.1.3. Определение величины адсорбции. 50
3.2. Очистка сточных вод от цианид - ионов. 55
Глава 4. Экономическая часть. 56
Выводы.. 62
Библиографический список. 63
Рост городов, развитие промышленности и сельского хозяйства привели к тому, что располагая гигантскими водными ресурсами, Россия уже испытывает в ряде регионов дефицит воды, а там где его еще нет, качество воды крайне низкое.
Гальванотехника - одно из производств, серьезно влияющих на загрязнение окружающей среды, в частности ионами тяжелых металлов, наиболее опасных для биосферы. Главным поставщиком токсикантов в гальванике (в то же время и основным потребителем воды и главным источником сточных вод) являются промывные воды. Объем сточных вод очень велик из-за несовершенного способа промывки деталей, который требует большого расхода воды (до 2 м3 и более на 1 м2 поверхности деталей).
Сточные воды многих гальванических цехов содержат в своем составе токсические вещества такие, как циан, хром, медь, свинец, кислоту, щелочи и др.
Превышение ПДК может вызвать прямое или косвенное вредное влияние на человека, животных, рыб. Действие хрома (VI), например, выражается в токсическом и канцерогенном проявлении.
Поэтому необходимо максимально уменьшить концентрацию токсикантов в промывных водах.
На машиностроительном предприятии обезвреживание сточных вод в том числе и от хромат-и цианид-ионов производят реагентным методом. Так, Сr (VI) восстанавливают до Cr(III), который менее токсичен, затем производят осаждение. Однако у этого метода есть недостатки. Основным недостатком этого метода является большое количество шламов, содержащих токсичные соединения тяжелых металлов. Утилизация и переработка образующихся шламов - очень сложное и дорогостоящее производство, а в некоторых случаях шламы не поддаются переработке. Основным методом обезвреживания таких отходов является захоронение их на специальных площадках, если таковые предусматриваются. Таким образом, возврат химреактивов и металлов в цикл производства практически исключен.
С учетом этого целью данной работы явилась оценка возможности обезвреживания цианидов реагентным способом и хром содержащих сточных вод методом ионообменной сорбции с последующей регенерацией хромат - ионов.
Удаление растворимых примесей осуществляется экстракцией, сорбцией, нейтрализацией, электорокоагуляцией, эвапорацией, ионным обменом, озонированием и т.п.
Экстракция - процесс перераспределение примесей сточных вод в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей(сточной воды и экстрагента) в соответствии с коэффициентом экстракции. На машиностроительных предприятиях экстракцию применяют для очистки сточных вод от фенола. Для интенсификации процесса экстракции перемешивание смеси сточных вод с экстрагентом осуществляют в экстракционных колоннах, заполненных насадками типа колец Рашига.
Сорбция наряду с использованием в процессах очистки газа широко применяется для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбента используют практически любые мелкодисперсные вещества (зола, торф, опилки, шлаки, глина), наиболее эффективным сорбентом является активированный уголь.
Электрокоагуляцию применяют для очистки сточных вод гальванических и травильных отделений от хрома и других тяжелых металлов, а также от цианов.
Ионообменные методы очистки сточных вод находят применение практически в любых отраслях промышленности для очистки от многих примесей, в том числе и шестивалентного хрома. Эти методы позволяют обеспечить высокую эффективность очистки, а также получить выделенные из сточной воды металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей. Вредность хрома в сточной воде уничтожается переводом хрома шестивалентного в трехвалентный солями сульфатом железа (II) в кислой среде:[19]
Сr+6+3Fе+2—2Сr+3+3Fе+3
Например для хромового ангидрида и хромпика:
2СrО3+6FеSО4+6Н2SО4 Сr2(SО4)3+3Fе2(SО4)3+6Н2О
К2Cr2О7+6FеSО4+7Н2SО4→ К2SО4+Сr2(SО4)3+3Fе2(SО4)3+7Н2О
Образовавшиеся трехвалентные соединения хрома переводятся в осадок (оснований).
Сr+3+3ОН → Сr(ОН)3
Сr2(SО4)3+3Са(ОН)2→2Сr(ОН)3+3СаSО4
Рекомендуется брать избыток железного купороса в 1,5 раза и извести в 2,5 раза больше.
Для спуска в канализацию хромовые растворы разбавить водопроводной водой до концентрации хрома около 60 мг/л и добавить известковое молоко 0,3-0,4 г/л и железный купорос 1 г/л.
3. Количество кислоты, необходимой для образования осадка, определяется в зависимости от начальной кислотности раствора (рН=4,2-6,3). Время отстаивания осадка 1 час. Основными реагентами являются 10% растворы извести и сернокислого железа.
4. При смене растворов в травильных и обезжиривающих ваннах необходимо перед спуском в канализацию нейтрализовать соответственно щелочью или кислотой непосредственно в самих ваннах.
5. При смене электролитов в гальванических ваннах обезвреживание должно проводиться в самих ваннах или запасных емкостях.
6. Растворы промывных ванн один раз в неделю направлять в Ц.З.Л. для определения рН; При рН, выходящих из нормы (6,5-8,5), необходимо принять меры к доведению рН до нормы путем увеличения количества промывных ванн для данного (определенного) количества промываемых деталей [9].
7. В канализацию разрешается спускать только воды с рН=6,5-8,5.
8. Производить спуск в канализацию не обезвреженных травильных, обезжиривающих растворов и растворов гальванических ванн цехам завода категорически запрещается.
9. Спуск в канализацию нейтрализованных растворов гальванических ванн цехам разрешается производить только при получении свидетельства ЦЗЛ о содержании ядовитых веществ в нейтрализованном растворе не выше предельно-допустимых норм.
10. Цехам, применяющим в работе масла, растворители, нефтепродукты и смазывающе-охлаждающие жидкости, категорически запрещается сбрасывать в канализацию, их следует собирать в отдельные емкости и сдавать для утилизации.
11. Для организации этих работ на предприятии существует отдел охраны окружающей среды, который занимается контролем качества стоков. Проведение вышеуказанных мероприятий осуществляется на заводских очистных сооружениях.[9]
В состав реагентной установки обезвреживания хромосодержащих и нейтрализации кисло-щелочных сточных вод входит оборудование [10]
Таблица 1
| №п/п | Наименование оборудования | Кол-во | Технические данные |
| 1. | Приемный резервуар | 1 | У=190м3У=70м3У=300м3 |
| 2. | Хром-реактор | 3 | У=60м3 |
| 3. | Емкость хранения извести | 1 | У=60м3 |
| 4. | Расходная емкость восстановителя | 1 | У=700л |
| 5. | Емкость приготовления раствора восстановителя | 1 | У=6м3 |
| 6. | Емкость приготовления раствора коагулянта | 1 | У=6м3 |
| 7. | Расходная емкость коагулянта | 1 | У=600л |
| 8. | Мерник раствора коагулянта | 1 | У=6л |
| 9. | Ц/Б насос подачи стоков в реакторы | 2 | АХ 160/29Q=160м3/часН=29мN=37кВт |
| 10. | Ц/Б насос подачи раствора известкового молока в мешалки | 2 | ГРК-50Q=50м3/часН=16мN=10 кВт |
| 11. | Ц/Б насос перемешивания и подачи раствора восстановителя в емкости | 2 | АХ 20/31Q=20м3/часН=31мN=7,5кВт |
Продолжение таблицы 1
| 12. | Ц/Б насос для откачки дренажных вод | 2 | АХ 20/31Q=20м3/часН=31мN=7,5кВт |
| 13. | Ц/Б насос для циркуляции нейтрализующего раствора насадочной ловушки вытяжной системы реакторов | 2 | К 20/31Q=20м3/часН=31мN=4кВт |
| 14. | Ц/Б насос подачи сточной воды из реакторов на хим. Анализ | 3 | ХМ 8/40Q=8м3/часН=40мN=2,7кВт |
| 15. | Ц/Б насос для перемешивания стоков в реакторе и подачи сточной воды на хим. анализ | 3 | АХ 30/18Q=20м3/часН=18мN=4кВт |
| 16. | Ц/Б насосы подачи полиакриламида в расходную емкость | 1 | |
| 17. | Эл. вентили дозировки в реакторы полиакриламида | 4 | d 50 |
| 18. | Эл. задвижка наполнения реакторов | 3 | d 200 |
| 19. | Эл. вентили подачи раствора восстановителя в реакторы | 3 | d 50 |
| 20. | Эл. вентили подачи раствора известкового молока в реакторы | 3 | d 50 |
Цианистые соединения.
Обезвреживание синильной кислоты и её солей (цианидов) основано на реакции перевода циан-солей сернокислым железом в ферроцианид (желтая кровяная соль).
6NаСN+FеSО4→Nа2SО4+Nа4Fе(СN)6
Образовавшиеся ферроцианиды не ядовиты.
Для нейтрализации цианистых растворов необходимо в ванну добавить смесь, состоящую из 6 весовых частей железного купороса и 3-х весовых частей гашеной извести на 1 весовую часть цианистых соединений. Из данной смеси приготовить 10% раствор, тщательно перемешать и добавить его в ванну.