Введение
Пористые углеродныематериалы как сорбенты человечество использует на протяжении многих столетий.Еще в XVІІI веке была открытая способность древесного угля очищать разныежидкости и поглощать некоторые газы. К началу ХХ века углеродные сорбенты(главным образом древесный и костный активный уголь) применяли преимущественнов пищевой промышленности и виноделии для очистки жидкостей.
В настоящее времяосновные направления использования углеродных сорбентов связаны стехнологическими процессами адсорбционного очищения. Пористые углеродные материалы сначала получалипреимущественно термической обработкой древесины, потом — каменного угля.Сейчас их делают почти из всех видов углеродного сырья: древесины и целлюлозы,каменного и бурого угля, торфа, нефтяного и каменноугольного пеков,синтетических полимерных материалов, жидких и газообразных углеводородов,разных органических отходов.
Глава 1. Общаяхарактеристика сорбционной очисткисточных вод
Углеродные сорбентыиспользуют в разной форме: в виде порошка с размером частиц до 0,8 мм, гранул большего размера, блоков разной формы и величины, пленок, волокон тканей. Наиболеераспространенные порошковидные сорбенты, что достаточно просто получать зiпомельченного сырья.
Пористый углеродный материал(ПВМ) являет собой конструкцию, построенную подобно структуре графита, однако вней чередуются упорядоченные и неупорядоченные области из углеродных колец — гексогенив[1]. В отличие от графита ПВМ имеет свободное пористое пространство, что обычнопредставлено трехмерным лабиринтом из взаимозависимых расширений и суженийразного размера и формы. Различают микропоры (размер _ 2 нм), мезопоры (размерв диапазоне от 2 до 50 нм) и макропоры с размером > 50 нм. Среди микропорвыделяют супермикропоры с размером в диапазоне 0,7-2 нм и ультрамикропоры сразмером
Способность ПВМ кадсорбции разных молекул определяется зданием его поверхности, природой иконцентрацией поверхностных реакций групп. В качествах последних обычновыступают функциональные группы, что образуются в результате окислительнойобработки поверхности углеродного материала: феноловые (гидроксильные),карбонильные (хиноидни), карбоксильные, эфирные и другие [1] .
Все многообразие углеродныхсорбентов можно классифицировать за разными критериями: природы исходного сырья(твердая, жидкая, газообразная), методам получения, структурными и текстурными(пористость, поверхность, размеры и деление пор) характеристиками и областямприменения.
Пористые углеродныематериалы образуются в результате протекания топонимических реакций припиролизе (нагревании при отсутствии кислорода воздуха) ископаемого угля, торфа,древесины, целлюлозы, карбидов. В настоящее время из древесины делают около 36% углеродных сорбентов, из каменных углей — 28, из бурых углей- 14, из торфа — 10.
Глава 2. Неуглеродные сорбенты в процессахводоочистки
сорбционныйсточный ион металл
Для очисткиводы все большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственногопроисхождения (глинистые породы, цеолиты и некоторые другие материалы).
Использованиетаких сорбентов обусловлено достаточно высокой емкостью их, избирательностью,катионообменными свойствами некоторых из них, сравнительно низкой стоимостью идоступностью (иногда как местного материала).
Глинистыепороды — наиболее распространенные неорганические сорбенты для очистки воды.Они обладают развитой структурой с микропорами, имеющими различные размеры взависимости от вида минерала. Большая часть из них обладает слоистой жесткойили расширяющейся структурой.
Механизмсорбции загрязнений на глинистых материалах достаточно сложен и включаетВан-дер-ваальсовые взаимодействия углеводородных цепочек с развитойповерхностью микрокристаллов силикатов и кулоновское взаимодействие заряженныхи поляризованных молекул сорбата с положительно заряженными участкамиповерхности сорбента, содержащими ионы Н+ и Al3+.
Наибольшеераспространение глинистые материалы получили для обесцвечивания воды, удалениянеорганических примесей и особо токсичных хлорорганических соединений игербицидов, различных ПАВ.
Природныесорбенты добывают в непосредственной близости от места потребления, чтопостоянно расширяет масштаб их применения для очистки воды.
Цеолиты —разновидности алюмосиликатных каркасных материалов. Эти материалы имеютотрицательный трехмерный алюмосиликатный каркас со строго регулярнойтетраэдрической структурой. В промежутках каркаса находятся гидратированныеположительные ионы щелочных и щелочно-земельных металлов, компенсирующих зарядкаркаса, и молекулы воды. В адсорбционные полости цеолитов сорбируется лишьмолекулы веществ, критический размер которых меньше эффективного размеравходного окна, от этого и их второе название — молекулярные сита.
Известноболее 30 видов природных цеолитов, но лишь часть из них образует крупныеместорождения (80% концентратов) удобные для промышленной переработки. Наиболеераспространенные природные цеолиты:
· шабазит (Na2Ca)O•Al2O3 •4SiO2 •6H2O с размером окон0.37-0.50 нм;
· морденит (Na2K2Ca)O•Al2O3 •10SiO2 •6.7H2O с размеромокон 0.67-0.70 нм;
· клинопптиломит(Na2K2Ca)O •Al2O3 •10SiO2 •8H2O
Для полученияпрочных и водостойких фильтрующих материалов из природных цеолитов их, так же,как и глины, нагревают в печах с хлоридом карбонатом натрия при 10000С.
Обработкаповерхности цеолитов кремнийорганическими соединениями делает ее гидрофобной,что улучшает сорбцию нефти из воды.
Природныецеолиты используются в виде порошков и фильтрующих материалов для очистки водыот ПАВ, ароматических и канцерогенных органических соединений, красителей,пестицидов, коллоидных и бактериальных загрязнений.
Кромецеолитов и природных глин перспективными являются неорганические иониты.
Среди нихможно выделить следующие:
1. Гранулированныеметодом замораживания труднорастворимые фосфаты металлов (циркония, титана,хрома, железа, тория, сурьмы и др.), прежде всего, цирконилфосфат (ZrO)m(H2PO4)nс различным отношением m:n, отличающийся высокой емкостью обмена, термической ирадиационной устойчивостью и высокой селективностью к ионам цезия, рубидия,калия и аммония, а также таллия. Цирконилфосфат устойчив в концентрированныхкислотных и солевых растворах, сохраняя в них высокую ионообменную емкость иизбирательность к вышеуказанным катионам. Цирконилфосфат может быть использовандля извлечения из сильнокислых и сильноминерализованных радиоактивных растворовдолгоживущего изотопа 137Cs; для разделения продуктов радиоактивногораспада урана в атомных реакторах: 89Sr-137Cs, 89Sr-144Cs,90Sr-90U; для отделения 95Nb и 95Zrот 106Ru; для извлечения ионов таллия из растворов в производстве ипри использовании солей таллия.
2. Синтетическиетитано- и цирканосиликаты, обладающие молекулярноситовыми свойствамицеолитового уровня, высокой обменной емкостью и селективностью к ряду катионов.
3. Труднорастворимыйкристаллический оксалат циркония, селективный по отношению к катионам свинца икалия.
4. Труднорастворимыесоли поли- и гетерополикислот: фосфомолибдаты, фосфорвольфраматы, вольфраматы,фосфорарсенаты, производные фосфорносурьмяной кислоты, кремнесурьмяной кислот идругие обладающие селективностью к редким щелочным, щелочноземельным и тяжелымметаллам.
5. Ферроцианидыщелочных и тяжелых металлов (железа, меди, цинка, молибдена, никеля, титана,олова, ванадия, урана, вольфрама и т.п.), способные к избирательной сорбцииионов Pb+, используются для поглощения Rb, Cs из растворов и Tl+из водных растворов. Например, с помощью ферроцианида щелочного металла иникеля эффективно извлекается рубидий из отработанного раствора при переработкекарналлитовых руд.
6. Нерастворимыесульфиды и гидроксиды металлов. Например, известно о возможности успешнойочистки никелевых электролитов от примесей ионов меди, свинца, кадмия, мышьяка,сурьмы, олова, висмута с помощью нерастворимого сульфида никеля, от примесейжелеза (II) и кобальта (II) с помощью гидроксидов никеля в сочетании сорганическим сильноосновным анионитом АВ-17 на конечной стадии очистки.
Многие катиониты в томчисле цеолиты (за исключением клиноптилолита, эрионита и морденита) и глинистыеминералы, могут работать только в солевых формах (натриевой, кальциевой и т. д.).Они не могут быть переведены в водородную форму, так как при этом разрушаетсяих структура, и, следовательно, не могут применяться в технологии обессоливанияи опреснения сточных и природных вод. Кроме того, обессоливание воды невозможнобез одновременного использования анионитов, которые среди неорганическихминералов и соединений встречаются весьма редко.
Этиобстоятельства в немалой степени способствовали бурному развитию синтезаорганических катионитов и анионитов на основе синтетических органическихсоединений, получивших широкое применение в технологии обессоливания воды, вгидрометаллургии драгоценных и цветных металлов, в технологии очистки сточныхвод и в других отраслях.Органические ионидыМетоды регенерации сорбентов
Методырегенерации условно можно разделить на три вида:
1. Химический
2. Низкотемпературныйтермический
3. ТермическийХимическаярегенерация
Подхимической регенерацией понимают обработку сорбента жидким или газообразныморганическими или неорганическими реагентами при температуре, как правило невыше 1000С. Химически регенирируют как углеродные, так инеуглеродные сорбенты. В результате этой обработки сорбат либо десорбируетсябез изменений, либо десорбируются продукты его взаимодействия с регенерирующимагентом. Химическая регенерация часто протекает непосредственно в адсорбционномаппарате. Большинство методов химической регенерации узкоспециальны длясорбатов определенного типа. Рассмотрим некоторые примеры химическойрегенерации активных углей.
Самый простойметод регенерации сорбента — нагревание его в некотором объеме воды. Этоприводит к росту степени диссоциации и растворимости сорбата и, в итоге, кдесорбции части сорбата. Так при регенерации активного угля нагревают воду ифильтруют ее через активный уголь. Эффект такой регенерации не выше — 20-40 %.
Из всехметодов химической регенерации угля наибольшее распространение, особенно вводоподготовке, получила обработка активных углей растворами гидроокиси икарбоната натрия.
Регенерация2.5% NaOH позволяет в 8 раз использовать уголь КАД-иодный для дезодорации воды(после 4-кратной регенерации) снижение сорбционной емкости составляет 40-50%.Наличие плохоомыляемых примесей снижает со временем емкость угля.
Десорбцияорганического сорбата с активного угля растворами кислот используетсясравнительно редко. (2.5 % раствор Н2SO4 десорбируетнекоторые пестициды). Чаще кислоты служат окислителем сорбата на угле.Окислителем органического сорбата может быть и H2O2.
В последнеевремя изучаются методы регенерации с использованием гамма-излучения, подвоздействием которого происходит деструкция сорбата. В малых дозах этоизлучение инициирует окисление кислородом на активном угле органических соединений,присутствующих в воде CO2 и H2O. Доза облучения 3•104рад/ч обеспечивает окисление аэрацией кислородом в воде таких соединений каклигнин, лигнинсульфат, бескислородная деструкция их требует дозы 1.1•106рад/час.Низкотемпературнаятермическая регенерация
Низкотемпературнаятермическая регенерация — это обработка сорбента паром или газом при 100-4000С.Процедура эта достаточно проста и во многих случаях ее ведут непосредственно вадсорберах.
Водяной парвследствие высокой высокой энтальпии чаще других используют длянизкотемпературной термической регенерации. Он безопасен и доступен впроизводстве.
Для пропаркиадсорбера необходимы лишь парогенератор и холодильник-конденсатор. Отработанныйконденсат направляется либо на сжигание, либо на выделение ценного сорбата.Термическаярегенерация
Химическаярегенерация и низкотемпературная термическая регенерация не обеспечиваетполного восстановления адсорбционных углей.
Термическаярегенерация процесс весьма сложный, многостадийный, затрагивающий не только сорбат,но и сам сорбент. Термическая регенерация приближена к технологии полученияактивных углей.
Прикарбонизации сорбатов различного типа на угле большая часть примесейразлагается при 200-3500С, а при 4000С обычно разрушаетсяоколо половины всего адсорбата. CO, CO2, CH4 — основныепродукты разложения органического сорбата выделяются при нагревании до 350-6000С.
В теориистоимость такой регенерации составляет 50 % стоимости нового активного угля.
Это говорит онеобходимости продолжения поиска и разработки новых высокоэффективных методоврегенерации сорбентов.
Сорбенты для очистки водыи их короткая характеристика
Для очистки стоковых водиспользуют много материалов естественного и искусственного происхождения, но чащеиспользуют естественный уголь. Пока не удалось найти другого материала, которыйбыл бы таким эффективным как активный уголь (АВ). В настоящее время для сорбциииз водных растворов используют гранулированный и порошковидный уголь, а такжеуглеродные волокна.
Активный уголь — этопористые тверди тела, пустоты которых связаны между собой так, что структура ихнапоминает древесину. В зависимости от условий формирования весь активный угольимеет моно- или полидисперсную структуру. Они состоят из многих беспорядочнорасположенных микрокристаллов графита, которые образовались в результатесоединения углеводных атомов при нагревании углеродного сырья. Для изготовленияактивного угля может служить: уголь, древесина, полимеры, отходы пищевой,целлюлозной и других отраслей производства. Изготовление активного угля состоитиз двух этапов: карбонизация сырья и активация полупродукта [1]. По способупроизводства АВ делится на дробимое — БАУ, ДАК, КАД — да и собственногранулировано — АГ-3, АГ-5, скг.
Предварительно размолотуюи отсортированную сырье карбонизируют в барабанных печах (700 – 800 0С)без доступа воздуха.
Активация — наиболеесложная и ответственная стадия получения АВ.
Активирующими агентамимогут быть кислород, водяная пара, углекислый и серный газы, а такженеорганические соединения: хлориды цинка и кальция, сульфат, сульфид иликарбонат калию, многообразные фосфаты. По окончанию активации неорганическиеактивируя добавки вымывают из продукта.
Kроме активного угляширокое применение как сорбенты в процессах адсорбции находит активный окиселалюминия. В промышленных масштабах его получают переосаждением гидратуглинозема путем его растворения в кислотах (серной, азотной) или в лузе (едкомунaтpию) со следующим гидролизом, формированием, сушкой и прожариванием.Свойства синтезированного окисла зависят от структуры и морфологии выходногогидроксиду, а также от условий термообработки. Существует большое числомодификаций окисла алюминия. В промышленности активный окисел алюминия взависимости от назначения, выпускается в основном трех сортов, каждый Изкоторых содержит в себе ряд марок [2].
Личные сорбционные свойстваимеют цеолит, который являет собой пористые кристаллические алюмосиликаты сострого регулярной кристаллической структурой.
Они используются впромышленности для глубокой осуши та очистка газов и жидкостей. Общая формулацеолита: М2мО" А12Оз" nSiO2" Н2О. Здесь М — катион, что имеетвалентность м; n — коеффициент, что характеризует тип цеолита, иногданазывается силикатным модулем; к — количество молекул воды.
Цеолит достаточнораспространен в природе: встречаются в вулканическом туфе, базальте,пегматитових жилах и т.д. В промышленности, как правило. использует цеолит,полученный синтетическим путем – Гидротермальной кристализацией щелочныхалюмосиликагелей. В процессе кристаллизации гидрогель превращается вмелкодисперсный порошок цеолита, что после промывания гранулируется сдобавлением сопроводительного — глины. Введение соединений приводит к изменениюряда физико-химических свойств цеолита: каталитической активности,адсорбционной емкости, механической прочности и др. Потому промышленностьюосвоенный выпуск гранулированного цеолита, который не содержит веществ,кристаллизацией предварительно сформированного алюмосиликата. Естественныйцеолит использует в виде порошков и фильтрующих материалов для очистки воды отсинтетических поверхностно активных веществ (СПАРЬ), ароматических иканцерогенных органических соединений, красителей, пестицидов, коллоидных ибактериальных загрязнителей. [3]. Диатомиты, трепелы и опоки присутствуют впромышленности как адсорбенты разных жидкостей. По природе они являютсяосадочными горными породами.
Глава 3. Новый сорбент наоснове природных материалов для очистки гальванических стоков
Загрязненныепроизводственные стоки представляют угрозу для водных объектов, так каксодержат высокотоксичные вещества, среди которых наиболее опасны соединениятяжелых металлов. Последние, попадая в окружающую среду и взаимодействуя сдругими элементами, образуют токсиканты, даже незначительные количества которыхмогут нанести вред здоровью человека и состоянию окружающей среды. Тяжелыеметаллы, включаясь в пищевую цепь, способны концентрироваться в организме доколичеств, в сотни и тысячи раз превосходящие их содержание в водной среде.Следует отметить, что металлы обладают ярко выраженным эффектом суммации, из-зачего совместное присутствие нескольких элементов усиливает их токсическоедействие. Поэтому следует создавать водооборотныециклы на предприятиях с учетом регенерации отработанных технологическихрастворов, сточных вод и локальные замкнутые системы водопользования, которыеявляются основным звеном замкнутых систем водного хозяйства промышленныхпредприятий в целом. На машиностроительных предприятияхАлтайского края при нанесении гальванических покрытий образуются сточные воды,содержащие ионы меди и цинка. Поскольку данные стоки разнообразны по составу исвойствам, объединение их для последующей очистки нерационально. Выделение ионов тяжелых металлов из воды возможно различнымиспособами: реагентными, адсорбционными, ионообменными, электрохимическими, атакже выпариванием. Выбор способа зависит от масштабов производства,концентрации металлов в сточных водах, их стоимости. Наиболее часто применяютреагентное осаждение. Однако этот способ вызывает вторичное загрязнение воды ипотерю ценных компонентов с осадками. Кроме того, осаждение, как правило,осуществляется известью, из-за чего в очищенной воде увеличивается содержаниесолей кальция, что затрудняет ее использование в оборотном водоснабжении. Так же интенсивно используют ионный обмен, что позволяетприменять широкий спектр ионообменных материалов, например природныебентонитовые глины. Как правило, глубина залегания бентонитовых глин достаточнонебольшая, что делает возможным их добычу открытым способом, благодаря чему ониимеют невысокую стоимость. В составебентонита преобладающим минералом является монтмориллонит с ярко выраженнымиионообменными свойствами. Монтмориллонит содержит катионы металлов, которыевыступают в качестве обменных катионов. Наиболее распространенным обменнымкатионом в бентонитах является Са2+, но значительно большейактивностью обладают катионы Na+, К+ и Н+. Известны сорбционно-ионообменные материалы, созданные наоснове бентонитовых глин путем их нанесения на поверхность базальтовых волокон[1]. Такие комплексы могут быть использованы для очистки стоков, содержащихтяжелые металлы. Однако определенные трудности связаны как с самим процессомнанесения бентонитовых глин на базальтовые волокна, так и с невысокоймеханической прочностью полученного сорбента. Поэтому интересен поиск других материалов, которые могут служить каркасом при нанесениибентонитовых глин.
Намногих предприятиях в качестве отходов вспомогательного производства образуютсядревесные опилки, которые можно использовать в качестве фильтровальныхзагрузок, но чаще всего их сжигают в котельных. В связи с этим экономическицелесообразно использовать древесные опилки в качестве материала для очисткисточных вод и получения новых сорбционных материалов путем нанесения на нихактивного комплекса, например бентонитов.
/>
Использованиеподобных недорогих сорбентов делает привлекательным создание водооборотныхсистем на гальванических производствах. Так как основное количество воды (95 —98 %) при нанесении гальванических покрытий приходится на промывные операции,возврат в технологический процесс воды от ванн промывки создает основу дляорганизации замкнутого водного хозяйства [2].
Известно,что сорбционная способность отходов деревообрабатывающего производства, в томчисле древесных опилок, по отношению к ионам металлов невысока. Для ееувеличения опилки необходимо подвергнуть модификации, например бентонитами.Опилки при этом являются основой, на которую наносится бентонитовая глина всоотношении бентонит: опилки от 1:1 до 1:3.
Компонентысмешивают, высушивают для удаления излишков воды, полученную массу измельчаютдо фракции размером 3 — 15 мм, затем для придания необходимых механическихсвойств спекают при определенной температуре.
Припроведении исследований использовались бентонитовые глины Таганскогоместорождения с преобладанием катионов натрия (натриевая) и кальция(кальциевая). Для увеличения ионообменной емкости кальциевого бентонита путем освобожденияактивных центров проводилась его содовая активация 5 %-ным раствором соды.Избыток соды из бентонита удалялся при промывке водой. Затем активированныйбентонит отделялся от воды и высушивался. Поскольку натриевый бентонит содержиткатионы натрия, которые обладают большей активностью, он не подвергалсяактивации [3].
/>
Былиполучены три вида нового сорбционно-ионообменного материала, названного«Беном» (рис. 1), с соотношением бентонитюпилки 1:1, 1:2 и 1:3.
Исследовалиспособность сорбента извлекать катионы меди и цинка из водных растворов. Дляэтого были приготовлены модельные растворы сульфатов меди и цинка сконцентрацией ионов металла от 10 до 1000 мг/л. В емкости с 100 мл растворадобавляли по 1 г глины, перемешивали и отстаивали суспензию. Затем проводилифотометрический анализ осветленного раствора.
Лучшиерезультаты по очистке воды от ионов меди и цинка показал материал,приготовленный из кальциевого бентонита с содовой активацией (рис. 2).Пропорционально количеству вводимого бентонита изменялась сорбционная емкость«Бенома».
Сорбционнаяемкость по ионам меди при соотношении бентонита и опилок 1:1 в 2 раза большепри использовании кальциевого бентонита. С увеличением количества опилок этаразница снижается и при соотношении бентонит: опилки 1:3 оба вида материалаимеют одинаковую емкость по отношению к ионам меди (6 — 7 мг/г).
Сорбционнаяемкость по ионам цинка «Бенома» из натриевого бентонита (см. рис. 2, в) при соотношении бентонитюпилки 1:1 и 1:2 больше, чемпо ионам меди. Максимальная емкость при соотношении бентонита и опилок 1:1составляет 25 мг/г, уменьшение доли бентонита снижает сорбци-онную емкость до22 мг/г.
Вотличие от ионов меди извлечение ионов цинка «Беномом» с кальциевымбентонитом происходит менее эффективно (см. рис. 2, г): максимальная сорбционная емкость при соотношении бентонит: опилки 1:1 и 1:2 составляет 20 и 12мг/г.
Длясорбента с соотношением бентонита и опилок 1:3 выявлено незначительноеизменение сорбционной емкости как по ионам меди, так и по ионам цинка. Видбентонитовой глины практически не влияет на характер сорбции.
Сцелью выявления основных параметров работы сорбционно-ионообменного модуля спредлагаемой загрузкой были проведены эксперименты по очистке воды вдинамических условиях на фильтровально-ионообменной установке.«Беном» с соотношением бентонит: опилки 1:2 (поочередно натриевый икальциевый) помещали в модуль диаметром 35 и высотой 300 мм. Высота слоя сорбента — 100 мм, масса — 100 г. Для измерения расхода жидкости установка былаоснащена поплавковым ротаметром, для измерения перепада давления на фильтре —ртутным дифманометром.
Исследоваливодные растворы сульфатов меди и цинка с концентрацией 50 мг/л, чтосоответствует средней концентрации промывных вод процессов меднения ицинкования. Скорость фильтрования раствора поддерживалась постоянной (3 — 5м/ч).
Нарис. 3 видно, эффективность очистки практически не зависит от удельного объемапрофильтрованного раствора и вида используемого бентонита.
Степеньочистки от ионов меди при пропускании первых порций раствора достаточно велика(90 %) (см. рис. 3, а), затем она уменьшается, что можнообъяснить быстрым заполнением активных центров бентонита. При удельном объемепропущенного раствора более 2,5 л/г степень очистки снижается до 20 %.
Данные,полученные при очистке растворов от ионов цинка, свидетельствуют о том, чтостепень очистки также достаточно велика при пропускании первых порций раствора(см. рис. 3, б). Однако более резкое снижениеэффективности (до 20 %) наблюдается при пропускании удельного объема 1,5 л/гдля сорбента с кальциевым бентонитом и 0,8 — для сорбента с натриевымбентонитом.
Важнымусловием для промышленного использования предлагаемой загрузки являетсявозможность ее регенерации. Изучение влияния числа регенераций на величинуфильтроцикла после каждой серии опытов проводилось путем регенерации загрузкираствором соды (рис. 4). Видно, что в целом фильтроцикл уменьшается с ростомчисла регенераций. Однако фильтроцикл сорбента с натриевым бентонитомзначительно меньше, чем сорбента с кальциевым бентонитом. После четырехрегенераций время защитного действия цикла не превышало 2,6 ч, что позволяетговорить о нецелесообразности дальнейшей регенерации. Отработанный сорбентможно утилизировать сжиганием. Несгоревшую минеральную фракцию можно опятьиспользовать при получении «Бенома».
Порезультатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
•полученный фильтровально-сорбционный материал можно использовать для извлеченияионов меди и цинка из водных растворов, лучший результат показал материал ссоотношением бентонит: опилки 1:1;
• видприменяемого бентонита не оказывает существенного влияния на сорбционныесвойства материала;
•сорбент можно регенерировать 3 раза, затем его следует утилизировать.
Результатыисследований были положены в основу разработки принципиальной технологическойсхемы очистки промывных вод гальванических производств (рис. 5).
Водыиз ванн промывки гальванических покрытий поступают в усреднитель /, откудацентробежным насосом 2 последовательно подаются на первую ивторую ступени ионного обмена. Промывные воды после ионообменной обработкипоступают в сборник 11, пройдя предварительную очистку вмеханосорбционном фильтре 10. Этот фильтрслужит для удаления из фильтрата вымывающихся частиц загрузки. Очищенная водавозвращается в производство и периодически подается на промывку фильтра 10, загрязненная вода возвращается в усреднитель.
Приготовлениесорбента осуществляется следующим образом. В емкость 4 подаются увлажненные водой опилки, которые с помощьюковшового дозатора 5 загружаются в емкость для приготовления сорбента 8, куда также подается бентонитовая глина из емкости 9. В емкости 8 материалыперемешиваются, направляются на спекание в печь 6, затем в фильтр 3 на поддерживающую сетку. Удалениеиспользованной загрузки осуществляется гидротранспортом из верхней частифильтра. Отработанный сорбент собирается в отстойнике 7, где обезвоживается.Вода возвращается в усреднитель, а опилки утилизируются после трехкратнойрегенерации сжиганием.
/>
/>
Рис.5. Схема очистки промывных вод гальванических производств с применением«Бенома»: I — усреднитель; 2 —насос; 3 — сорбционно-ионообменные фильтры; 4 — емкость для опилок; 5 —ковшовый дозатор; 6 — печь обжига; 7 —емкость для отработанного сорбента; 8 — емкость для приготовления сорбента; 9 —емкость для бентонита; 10— механосорбционныйфильтр; II — емкость для очищенных стоков
Внедрениеописанной схемы позволит создать замкнутый во-дооборотный цикл на предприятии иснизить нагрузку на окружающую среду.
Литература
1. Кондратюк Е.В.,Лебедев И.А., Комарова Л.Ф. Очистка сточных вод от ионов свинца намодифицированных базальтовых сорбентах // Ползу-новский вестник. 2006. № 2-1.
2. Сомин В.А.,Полетаева М.А., Комарова Л.Ф. Создание водообо-ротных систем с очисткой сточныхвод от ионов тяжелых металлов // Ползуновский вестник. 2008. № 3.
3. Кондратюк Е.В.,Комарова Л.Ф. Перспективы создания волокнистых ионообменных материалов наоснове природного минерального сырья // Изв. вузов. 2009. Т. 52. Вып. 2.4. Когановский А.М. Адсорбция и ионный обмен в процессахводоподготовки и очистки сточных вод. Киев: Наук. думка. 1983. 240 с.
5. Смирнов А.Д.Сорбционная очистка воды. Л.: Химия. 1982. 168 с.
6. Клячков В.А.,Апельцин И.Э. Очистка природных вод. М.: Стройиздат. 1971. 579 с.
7. Смирнов Д.Н.,Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. М.:Металлургия.1980. 195 с.
8. Аширов А.Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. Л.: Химия. 1983. 295 с.