Фев 19 2004

ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Опубликовано в 02:57 в категории Сбор и переработка отходов

к.т.н. Л.И.Лейбович, к.т.н. Н.В.Корчевский

Научно–производственная фирма «РЕЦИКЛ», г. Николаев

После спада внимания к экологическиv проблемам промышленных предприятий, в настоящее время отмечается возрастание интереса менеджмента к их решению. Это связано с необходимостью конкурировать на глобальном уровне и вписываться в требования международных стандартов серии ІSO 14000. Необходимо защищать и развивать свои производства и на региональных уровнях.Наряду с необходимостью обновления основного технологического парка остро стоят проблемы вспомогательных производств. Технохимические производства во всех отраслях народногохозяйства образуют значительное количество жидких отходов, содержащих ионы тяжелых металлов. На наш взгляд, наибольшие сложности в решении проблемы рециклинга вызывают очистка и переработка сточных вод – разбавленных водных расторов и газообразных выбросов. На многих предриятиях исчерпаны как ресурс оборудования очистки и переработки так и их суммарные мощности. После развала СССР практически разрушена государственная система разработки, унификации и производства очистного оборудования. Вниманию производствеников предлагается много импортного оборудования, уже морально устаревшего, но имеющего значительные стоимостные показатели. Это не удовлетворяет потенциальных инвесторов. Им необходимо доступное нестандартное оборудования с учетом особенностей своих производств. Нормативный документ, например п.3 СНиП 2.04.03-85 ”Канализация, наружные сети и сооружения” рекомендует создавать децентрализованные системы канализации, обеспечивающие санитарно-гигиенические нормы на объекте. И далее в п. 6 этого документа указывается о необходимости создания локальных систем очистки стоков с целью снижения нагрузки на централизованные очистные сооружения. Таким образом, одним из путей снижения нагрузки на очистные сооружения промышленных предприятий является внедрение локальных установок рециклинга непосредственнно на конечной стадии обновляемых и вновь осваиваемых технологических процессах. Так внедрение технологического процесса не выходит за внутренние рамки предприятия и не требует обычно дорогостоящей реконструкции существующих предприятий. Поэтому необходима разработка и внедрение замкнутых систем водооборота с целью решительного уменьшения расхода воды. Такую экоологичскую стратегию начинают применять ряд прдприятий Украины и России. Например, линии травления снабжаются установками переработки отработанного травильного раствора. Одним из эффективных способов является элетрохимические выделение ионов тяжелых металлов с целью переработки в конечный коммерческий продукт.

Научно-производственная фирма “Рецикл”, являлась участником международного проекта финансируемого программой НАТО ”Наука ради мира”. В рамка проекта SFR # 97290, выполненного совместно украинскими, голландскими и французскими учеными, под руководством профессора Леонарда Дж. Дж. Янсенна (Технологический университет Эйндховена, Нидерланды) проводилось исследование технологического процесса и разработка оборудования по извлечению ионов тяжелых цветных металлов из производственных стоков методом ионнообменного электродиализа. В конечного пользователя (украинское высокотехнологичное предприятие) получены положительные результаты при технологической проверке установки регенерации электролитов для электрохимполирования деталей.

В отработанном электролите содержится целый ряд хлоридов и гидроокисей металлов, из которых выполнена деталь, подвергнувшаяся электрохимполированию. Насыщение хлоридами и гидроокисями металлов электролита ведет к потерям его свойств, а соответственно и к росту брака изделий при электрохимполировании.

Особенно, это проявляется при наличии в электролите нерастворимых гидроокисей трехвалентного железа.

Изначально предполагалось, что процесс ионообменного электродиализа представлялся весьма перспективным для извлечения металлов из таких растворов. Это было связано с тем, что фактически ни одно из предприятий не имеет замкнутых систем для глубокой очистки и рециркуляции технологических сред и промывных вод в технологических циклах. Все жидкости обычно смешиваются на станции нейтрализации стоков и содержащиеся в них металлы осаждаются в виде гидроокисей за счет смешивания с гашенной известью. Отфильтрованные осадки находятся в специальных шламовых накопителях. Наличие гидроокиси и окиси кальция в этих шламах не позволяют производить металлургическую переработку этих отходов. Поэтому для каждого металлообрабатывающего предприятия в настоящий момент уже является критической проблемой сохранения сотен и тысяч тонн таких шламов.

На первой стадии исследований по проекту SFR # 97290 исследовались транспортные свойств катионнообменных смол (КУ-8-8, КУ-2-8, Dowex 50WX-2 и др.) и неорганических катионообменников (ZrPh-205 и др.) в специально разработанных нами электрохимических ячейках.

Исследования показали, что для сложных совокупностей ионов металлов в очищаемом водном растворе происходит снижение эффективности очистки с течением времени. Регенерация катионитов не восстанавливает их первоначальные свойства (рис.1).

Эффективность

очистки , % 1

30

20

10

0 2 4 6 Время, ч

Рис. 1. Эффективность выделения ионов тяжелых металлов из электролитов ионнообменным электродиализом в зависимости от времени и количества циклов регенерации катионитов (верхняя кривая – 1-ый цикл регенерации катионита Dowex 50WX-2 , нижняя кривая – 10-ый цикл регенерации катионита Dowex 50WX-2).

В связи с этим была изменена конструкция электрохимических ячеек с целью генерации сорбента в виде гидроокиси железа, которая взаимодействуя с солями тяжелых металлов способствовала преобразованию их в новые вещества или крупные нерастворимые в воде агрегаты. В результате оптимизации технологического процесса выделения ионов тяжелых металлов из водных растворов получены следующие результаты (табл.1).

Таблица 1

Эффективность очистки водных растворов электролитов

от ионов тяжелых металлов

Параметр

Концентрация металла в воде, мг/л

Относительная

Эффективность

Обработки (очистки воды), %

До

обработки

После обработки

Водородный показатель, рН

6,20

7,00

-

Хром шестивалентный

40,00

0,56

98,60

Железо

50,00

0,45

99,10

Никель

55,80

0,72

98,70

Цинк

42,00

3,72

91,14

Медь

13,70

0,36

97,37

Плотность электрического тока, напряжение на электродах и скорость потока воды в устройстве подбирается в зависимости от начальной и нужной конечной жесткости обрабатываемой воды. Испытания устройства, проведенные на протяжении полгода, подтвердили его высокую эффективность. При этом затраты электроэнергии на очистку одного литра воды составили не более 1,5 Вт/л. Эксплуатационные затраты (стоимость электроэнергии и стоимость расходного материала анода) составляют 0,004 $/л.

Устройство может быть изготовлено в условиях обычного современного машиностроительного производства.

На устройство для электрохимической обработки воды выдан декларационный патент Украины №63230 А.

Опыт НПФ “Рецикл”, наработанный при выполнении ряда заказов промышленных предприятий и исследованиях электрохимических процессов, использован при создании оборудования для очистки воды и водных растворов от различных примесей, что иллюстрируют ниже приведенные снимки.

Установка для очистки воды от ионов никеля и меди на основе одновременной сорбции ионов металлов катионитами и регенерации последних электрохимическим способом.

Производительность установки – 30 литров воды / час.

Установка работает в замкнутом технологическом цикле.

Установка регенерации электролитов для электрохимполирования изделий из жаропрочных и других легированных сталей.

Эффективность очистки от

Cr (+6) - 98,6 %;

Ni - 98,7 %;

Fe - 99,1 %;

Cu - 97,3 %;

Zn - 91,1 %.

Отработаны технологии электрохимической нейтрализации и переработки травильных растворов и другие технологические процессы. Для очистки бытовых стоков, рекомендуется оборудование, сочетающее биологический и электрохимический методы.

Научно-производственная фирма “Рецикл” изготавливает установки очистки воздуха от вредных примесей и теплообменные аппараты собственных конструкций, а также и другое нестандартное оборудование.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.