Применение современного реагента для обезвреживания медьсодержащих сточных вод

УДК 628

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО РЕАГЕНТА ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

Научный руководитель

Сибирский федеральный университет

Проблема утилизации медьсодержащих растворов различных предприятий стала острой в связи с постоянным увеличением в последние годы ставок платы за негативное воздействие на окружающую природную среду, в том числе за сброс в водные объекты загрязняющих веществ. Соединения меди представляют значительную опасность для окружающей природной среды, так как обладают высокой токсичностью и могут накапливаться в организме, поэтому в настоящее время очистка промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов стала одним из самых распространенных технологических процессов, вопросы ее усовершенствования и оптимизации особенно актуальны.

В процессах очистки медьсодержащих сточных вод на предприятиях широко применяют реагентную обработку. К числу новых перспективных реагентов относится реагент AMERSEP MP3, производства Ashland Specialty Chemical Compani Drew Industry (Netherland), который позволяет осаждать катионы многих тяжелых металлов из сточных вод предприятий в виде малорастворимых хелатных соединений. Данный реагент представляет органосеросодержащее соединение, в котором 30-45 % раствора диэтилдитиокарбамата натрия.

Реагент AMERSEP MP3 – это жидкость легкорастворимая, слегка желтоватого цвета, плотность ее 1180 кг/м3; величина рНисх. – 10,0; температура замерзания – 5 0С; температура кипения 1000С; разлагается под действием микроорганизмов; рекомендуемый температурный режим хранения от 00С до 300С; относительная плотность (вода=1) – 1,18. Относится к стабильным товарным продуктам.

Однако в настоящее время еще не отработана детально технология использования предлагаемого реагента AMERSEP MP3, без которой невозможно построение целостного эколого-технологического комплекса. С целью отработки режимов очистки образующихся медьсодержащих промывных стоков гальванических цехов промышленных предприятий на кафедре «ИСЗиС» ФГАОУ ВПО Сибирского федерального университета Инженерно-строительного института была приготовлена модельная сточная жидкость с исходной концентрацией ионов: .=60 мг/дм3; =100 мг/дм3; =140 мг/дм3 и обработана реагентом AMERSEP MP3, что позволило снизить концентрацию ионов меди в воде и предварительно определить оптимальную дозу реагента.

Концентрацию ионов меди определяли на атомно-абсорбционном спектрометре 3300 производства Perkin-Elmer с пламенным атомизатором. Данные эксперимента показали, что наибольший эффект очистки можно наблюдать при дозе реагента 0,0029 0,0147 –мг/дм3. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Установлено, что предлагаемый реагент AMERSEP MP3 эффективно снижает уровень содержания ионов меди Cu2+ в сточной воде до минимальных показателей качества  воды, используемой на технологические нужды для промывки в соответствии с ГОСТом 9.314-90 «Вода для гальванического производства и схемы промывок»

Таблица 1

Результаты эксперимента

№ пробы	Исходная концентрация Cu2+ мг/дм3	Доза реагента мг/дм3	Величина рН	Остаточная концентрация Cu2+ мг/дм3	Эффект очистки, %
1	60	0,0295	11	1,201	97,99
2	60	0,0147	11	0,328	99,45
3	60	0,0029	11	0,209	99,65
4	60	0,0015	11	3,628	93,95
5	100	0,0295	11	1,832	98,17
6	100	0,0147	11	0,212	99,78
7	100	0,0029	11	0,530	99,47
8	100	0,0015	11	3,456	96,54
9	140	0,0295	11	1,601	98,85
10	140	0,0147	11	0,598	99,57
11	140	0,0029	11	0,461	99,67
12	140	0,0015	11	4,628	96,69

Для определения органосодержащих соединений в реагенте AMERSEP MP3 был сделан хромато-масс-спектрометрический анализ на приборе Agilent Technologies 7890 A c масс-спектрометрическим детектором Agilent Technologies 5975 С (USA). Результаты анализа представлены на рис. 1.

На рисунке 1 а показан общий хромато-масс-спектрометрический анализ органосодержащих соединений реагента AMERSEP MP3, на рисунках б, в и г показаны пики соответствующие времени удержания (Time) 19,986, 25,359 и 30,223 min.

Идентификация полученных результатов проведена по базе данных Nist – 8 и Willei – 275.

Для достижения более глубокой очистки были проведены дополнительные исследования по изучению возможности проведения второй ступени очистки с использованием фильтров, загруженных различными фильтрующими материалами − керамзит и активированный уголь. Данная загрузка широко используется для доочистки сточных вод от ионов металлов в нашей стране и за рубежом.

Данные эксперимента представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты эксперимента

№ пробы	Исходная концентрация Cu2+ мг/дм3	Доза реагента мл/л	Величина рН	Остаточная концентрация Cu2+ после обработки реагентом мг/дм3	Остаточная концентрация Cu2+ после керамзитового фильтра мг/дм3	Остаточная концентрация Cu2+ после угольного фильтра мг/дм3
1	60	0,0029	11	0,209	0,03	0,01
2	100	0,0029	11	0,630	0,04	0,01
3	140	0,0029	11	0,461	0,04	0,02

Эксперимент проходил следующим образом: модельные сточные воды с исходной концентрацией представленной в таблице 1 обрабатывали реагентом AMERSEP MP3, затем отстаивали и далее сточные воды пропускали через фильтровальные колонки высотой 14 см и радиусом 3,2 см с объемом фильтрующей загрузки 0,00045 м3. Фракционный состав керамзита и активированного угля составлял 2,5 – 3,5 мм, данные фракции получены с помощью щековой дробилки производства НПК «Механобр техника». Оптимальная скорость фильтрации была определена предварительно и составила 3 – 4 м/ч. Полученные результаты исследований показали, что вторая ступень очистки медьсодержащих сточных вод позволяет осуществить глубокую очистку стоков.

Рис. 1. Хромато-масс-спектрометрический анализ реагента AMERSEP MP3

Воду после обработка реагентом AMERSEP MP7 с последующим отстаиванием и фильтрованием отдали на хромато-масс-спектрометрический анализ, показавший отсутствие вредных примесей в сточной воде рисунок 2.

Рис. 2. Хромато-масс-спектрометрический анализ воды

Таким образом, исследования показали возможность рекомендовать воду обезвреженную реагентом AMERSEP MP3 использовать в оборотной системе водоснабжения металлообрабатывающих предприятий.