CZ2018635A3 - Způsob izolace rtuti z roztoku a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob izolace rtuti z roztoku a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2018635A3 CZ2018635A3 CZ2018-635A CZ2018635A CZ2018635A3 CZ 2018635 A3 CZ2018635 A3 CZ 2018635A3 CZ 2018635 A CZ2018635 A CZ 2018635A CZ 2018635 A3 CZ2018635 A3 CZ 2018635A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- mercury
- solution
- salts
- chamber
- cathode chamber
- Prior art date
Links
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 150000002730 mercury Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 50
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 7
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract description 17
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract 1
- -1 mercury ions Chemical class 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 4
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229940100892 mercury compound Drugs 0.000 description 3
- 150000002731 mercury compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- RCTYPNKXASFOBE-UHFFFAOYSA-M chloromercury Chemical class [Hg]Cl RCTYPNKXASFOBE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical group 0.000 description 2
- QXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemercury Chemical compound [Hg]=S QXKXDIKCIPXUPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- DOBUSJIVSSJEDA-UHFFFAOYSA-L 1,3-dioxa-2$l^{6}-thia-4-mercuracyclobutane 2,2-dioxide Chemical class [Hg+2].[O-]S([O-])(=O)=O DOBUSJIVSSJEDA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 208000025747 Rheumatic disease Diseases 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUBKMWFYVHYZAI-UHFFFAOYSA-N [Al].[Cu].[Zn] Chemical class [Al].[Cu].[Zn] MUBKMWFYVHYZAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N [Ir]=O Chemical class [Ir]=O YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 208000007502 anemia Diseases 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 231100000739 chronic poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000017169 kidney disease Diseases 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002906 medical waste Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940008718 metallic mercury Drugs 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000552 rheumatic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical group [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
- C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
- C02F1/62—Heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Způsob izolace rtuti z roztoku, při němž se roztok obsahující rozpuštěné soli kovů a soli rtuti přivede do katodové komory elektrodialyzační jednotky, a do její anodové komory, oddělené od katodové komory anion-propustnou membránou, se přivede elektrolyt, roztok se podrobí elektrolýze, během níž se přechodem aniontů do anodové komory zvýší pH roztoku v katodové komoře na hodnotu pH ≥ 8,5, a z takto upraveného roztoku se vyloučí hydratované oxidy a/nebo hydroxidy rozpuštěných kovů, na něž se sorbují soli rtuti, zejména komplexní soli rtuti, a takto připravená suspenze se odvede z katodové komory a podrobí filtraci za získání filtrátu a pevné fáze obsahující izolované soli rtuti, načež se alespoň část filtrátu odvede do anodové komory jako elektrolyt. Řešení se týká i z zařízení pro provádění uvedeného způsobu. Postup a zařízení umožňují dekontaminaci odpadních vod a dalších roztoků obsahujících rtuť bez potřeby přidávání sorbentů či jiných činidel.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu izolace rtuti z roztoku, zejména ve formě komplexních iontů rtuti.
Dosavadní stav techniky
Rtuť je jako prvek v přírodě vzácná. Vyskytuje se však ve formě různých solí doprovázejících nerostné suroviny. Vzácně se pak nachází i jako ligand v organických sloučeninách. Všechny sloučeniny rtuti se vyznačují nebezpečnými vlastnostmi a způsobují chronické otravy. Některé účinky se projeví chudokrevností, revmatickými obtížemi nebo onemocněním ledvin. Je proto žádoucí, aby veškeré formy rtuti byly eliminovány ze životního prostředí. Jedinou prakticky nerozpustnou sloučeninou rtuti je sulfid. Jeho rozpustnost je nepatrná, a proto je považován za přijatelnou sloučeninu rtuti k ukládání na skládky jako obyčejný odpad. Avšak rtuť tvoří spolu s alkalickými chloridy ve vodě komplexy, a ty netvoří spolu se sulfídickými sloučeninami nerozpustný sulfid rtuti. Tyto komplexy se však snadno sorbují na povrch sorbentů, a v mnoha případech jsou poutány i „kovalentní vazbou“. Zásadní je pak způsob dávkování vhodného sorbentů a jeho výběr. Patent US 7435286 uvádí jako vhodný sorbent impregnované aktivní uhlí, kde se k impregnaci užívá sloučenin typu halogenidů nebo halidů. Ty pak tvoří se rtutí pevnou kovalentní vazbu, ale použitý sorbent na bázi uhlíku nelze jednoduše termicky regenerovat. Regenerativní sorbent uvádí patent US 6719828, kdy je uhlíkový nosič nahrazen minerální složkou (vermikulit, montmorillonit) a v krystalické mřížce je zakotven polyvalentní kov (Sn, Fe, Mn, Ti apod). Podobnou cestu uvádí US 4892567, kdy nosičem je molekulové síto obsahující Ag nebo Au. Ty pak tvoří spolu se rtutí amalgamovou vazbu a redukují tak obsah rtuti v roztoku. Sorbent lze dávkovat do roztoku, jako např. aktivní uhlí, zeolity, nebo takový sorbent „připravit“ chemickou reakcí in situ. Tato cesta spočívá v přídavku zásaditých látek, upravujících pH roztoku, které působí srážení kovů, jako je např. hliník nebo železo, za vzniku sraženiny. Vzniklé sraženiny mají velký aktivní povrch, na němž se pak adsorbují komplexy rozpuštěných solí rtuti.
Nevýhodou těchto způsobů je nutnost dávkování vhodného sorbentů nebo činidla do technologie, kde rtuť je kontaminantem, a tedy zvyšování množství a objemu kontaminovaného produktu. Pokud se jedná o sorbent na bázi aktivního uhlí, je pak jeho regenerace nesnadná, a sorbent se tak stává součástí nebezpečných odpadů.
Předkládaný vynález si tak klade za úkol odstranit nevýhody dosud známých způsobů odstraňování iontů rtuti, zejména komplexních iontů rtuti, z roztoků (zejména odpadních vod z různých technologií) a poskytnout spolehlivý, účinný, jednoduchý a ekonomicky efektivní způsob odstraňování komplexních iontů rtuti z roztoků.
Podstata vynálezu
Podstata předkládaného vynálezu spočívá v tom, že roztok obsahující rozpuštěné soli kovů a soli rtuti, se přivede do katodové komory elektrodialyzační jednotky, a do její anodové komory, oddělené od katodové komory anion-propustnou membránou, se přivede elektrolyt. Roztok se podrobí elektrolýze, během níž se přechodem aniontů do anodové komory zvýší pH roztoku v katodové komoře na hodnotu pH > 8,5, a z takto upraveného roztoku se vylučují hydratované oxidy a/nebo hydroxidy rozpuštěných kovů, na které se sorbují soli rtuti, včetně komplexních solí rtuti. Takto vzniká v katodové komoře suspenze, která se odvádí do fdtrační jednotky, ve které se odloučí tuhá fáze.
Získaný alkalický fdtrát se následně jako elektrolyt nastřikuje do anodové komory, kde se roztok
- 1 CZ 2018 - 635 A3 neutralizuje anionty procházejícími membránou z katodové komory.
Vstupní roztok obsahující rozpuštěné soli kovů a soli rtuti může být přiváděn z technologie, kde dochází ke znečištění kapalin ionty rtuti. Roztok se po průchodu nejprve katodovou komorou, filtraci, a průchodu anodovou komorou může vrátit zpět do technologie. Účinkem elektrolýzy, spojené s přechodem aniontů z katodové komory, v anodové komoře vzniká roztok, který se může vrátit zpět do technologie, kde se, popřípadě dále neutralizuje, například v technologii přítomnou zásadou nebo vápencem.
Vstupním roztokem obsahujícím rozpuštěné soli kovů a soli rtuti může být odpadní voda, například z mokré vypírky spalin, separace energosádrovce, z výstupu hydrocyklonů nebo z recyklace elektrošrotu či z termického zpracování odpadů. Z termického zpracování odpadů, rudy či uhlí vzniká odplyn obsahující rtuť, která se pak oxiduje na kation rtuti. Pokud jsou odplyny zpracovávány dále mokrou cestou, vzniká roztok, který může být použit jako vstupní roztok ve způsobu podle vynálezu. Velmi často jsou v takovýchto roztocích ionty rtuti ve formě chloridů rtuti. Například v případě hydrometalurgického zpracování elektrošrotu či zářivek vznikají směsi s obsahem rtuti, které se následně oxidují kyselinou dusičnou nebo sírovou, a vzniká roztok který může být použit jako vstupní roztok ve způsobu podle vynálezu. Velmi často jsou v takovýchto roztocích ionty rtuti ve formě dusičnanů nebo síranů rtuti. V energetice typicky odpadní vody ze separace energosádrovce nebo z výstupu hydrocyklonů obsahují ionty rtuti zejména ve formě chloridů. Ve všech uvedených případech roztoky obsahují značné množství rozpuštěných solí dalších kovů.
Roztok obsahující rozpuštěné soli kovů a soli rtuti je typicky vodný roztok obsahující rozpuštěné soli rtuti a jiných kovů jako např. hliníku, manganu, hořčíku, zinku a/nebo železa. Soli rtuti ve vstupním roztoku jsou typicky zejména dusičnany, sírany a chloridy rtuti, které postupně tvoří komplexní soli rtuti, zejména s halogenidy (nejčastěji chloridy) alkalických kovů.
Produktem elektrolýzy je alkalická směs hydratovaných oxidů a/nebo hydroxidů uvedených kovů, na jejichž povrchu se zachytí převážná část rozpuštěných komplexních solí rtuti a případně další látky. Jedná se o sorbent na bázi hydratovaných oxidů nebo hydroxidů připravených in sítu elektrodialýzou.
Separovaná tuhá fáze se obvykle odvede k dalšímu zpracování, např. k termické desorpci rtuti anebo převodu rtuti na sulfid rtuťnatý; cinabarit.
Ve výhodném provedení se způsob podle předkládaného vynálezu provádí při teplotě 10 až 60 °C po dobu 20 až 60 minut.
Proudová hustota elektrodialyzačního proudu je s výhodou v rozsahu 2,5 až 25 A/dm2 a napětí na elektrodách je s výhodou v rozsahu 2,5 až 30 V.
K provádění způsobu podle vynálezu bylo vytvořeno speciální zařízení. Toto zařízení obsahuje elektrodialyzační jednotku obsahující anodovou a katodovou komorou vzájemně oddělené anionpropustnou membránou, přičemž katodová komora je opatřena přívodním potrubím pro roztok obsahující rozpuštěné soli kovů a ionty rtuti a výstupním potrubím, které je připojeno na vstup do filtrační jednotky, jejíž výstupní potrubí je napojeno na vstup do anodové komory elektrodialyzační jednotky, a anodová komora je dále opatřena výstupním potrubím.
Způsob podle vynálezu byl motivován zjištěním, že mnoho typů odpadních vod, například výstup z hydrocyklonů, filtrát po separaci energosádrovce, odpadní vody z hydrometalurgického či termického zpracování odpadu, obsahuje značné množství disociovaných solí, a tudíž lze u roztoků obsahujících soli kovů a soli rtuti aplikovat řízenou elektrodialýzu. Rtuť tvoří rozpustný chlorid, avšak ten je velice málo disociovaný. Navíc právě tvoří ochotně spolu s chloridy alkalických kovů komplexy. Pomocí elektrodialýzy lze oddělit účinkem elektrického proudu
-2CZ 2018 - 635 A3 z roztoku obsahujícího soli kovů, například železa, hliníku, hořčíku, vápníku, hořčíku, alkalických kovů, lanthanoidů, kationty od aniontů disociovaných solí. Anionty z rozpustných solí jako např. sírany, chloridy a fluoridy se převedou z katodové komory přes anion-propustnou membránu do elektrolytu v anodové komoře. Tím dojde k potřebnému zvýšení pH roztoku katodové komory a tvorbě hydroxidů a hydratovaných oxidů přítomných kationtů. Většina těchto hydroxidů nebo hydratovaných oxidů je málo rozpustná a vyznačují se velkými sorpčními schopnostmi. Vzniklý sorbent váže pak nedisociovaný komplex rtuti a vzniklá suspenze se filtruje. Filtrát je alkalický a vrací se do anodové komory jako elektrolyt, a v anodové komoře dochází k neutralizaci filtrátu, který se následně může vrátit do procesu nebo k zpracování.
Výhodou způsobu podle vynálezu je, že se do roztoku obsahujícího ionty rtuti a dalších kovů nepřidává sorbent pro separaci rtuti nebo činidlo pro tvorbu sorbentu, a neroste tak množství nebezpečného odpadu. Využívá se jen již obsaženého materiálu, který se na sorbent přemění. Další výhodou je, že vzniklé sorbenty jsou anorganické povahy a lze z nich snadno pyrometalurgicky regenerovat sorbovanou rtuť. Tento proces je znám jako vakuová desorpce Hg, která je komerčně nabízena. Další výhodou je, že lze regulací elektrického proudu řídit množství a kvalitu vylučovaného sorbentu. Postup lze provádět ve vsádkovém i v kontinuálním uspořádání.
Objasnění výkresů
Obr. 1 je schematické znázornění zařízení popsaného v Příkladu 1. Šipky na obrázku značí směr průtoku kapaliny zařízením.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Provádění způsobu izolace komplexních iontů rtuti z roztoku je v následujících příkladech vysvětleno pomocí jednoho z možného provedení zařízení elektrodialyzační jednotky znázorněné na připojeném výkresu. Zařízení elektrodialyzační jednotky se skládá z katodové komory 2 s katodou 21, která je anion-propustnou membránou 4, například typu RALTEX® (anion propustná membrána na bázi divinylbenzen-styrenového kopolymeru s funkční skupinou tvořenou kvartemí amoniovou solí), oddělena od anodové komory 5 s anodou 51. Katodová komora 2 je opatřena přívodním potrubím 1 pro přívod výchozího roztoku obsahujícího rozpuštěné soli kovů a soli rtuti a výstupním potrubím 31 pro odvod vzniklé suspenze hydratovaných oxidů a hydroxidů. Výstupní potrubí 31 je připojeno na vstup do filtrační jednotky 3, jehož výstupní potrubí 32 je napojeno na vstup do anodové komory 5. Na anodovou komoru 5 je připojeno výstupní potrubí 6 zneutralizováného filtrátu po separaci tuhé fáze ve filtračním zařízení 3. Tuhá fáze se odvádí potrubím 33 k dalšímu zpracování.
Katoda je v tomto konkrétním zařízení zhotovena z nerezavějící oceli s platinovým povrchem a anoda je zhotovena z titanu, aktivovaného oxidy iridia.
Vstupní roztok, obsahující rozpuštěné soli kovů a rtuti, přivedený vstupním potrubím 1 do katodové komory 2, v ní setrvá tak dlouho, až jeho pH stoupne na hodnotu vyšší než 8,5. Pak se roztok přepustí do filtračního zařízení 3 a provede se separace tuhé fáze. Filtrát se pak přivede z filtračního zařízení 3 do anodové komory 5, kde se zpětně upraví pH. Nakonec se roztok z anodové komory vypustí výstupním potrubím 6 k dalšímu použití. Filtrační koláč z filtračního zařízení 3 se odvede k následnému zpracování.
Příklad 2
1000 ml roztoku z hydrocyklonů po separaci energosádry z mokré vypírky elektrárny spalující
-3 CZ 2018 - 635 A3 černé uhlí obsahující majoritní kationty Al, Ca, Fe, K, Mg ve formě síranů a chloridů bylo napuštěno do katodové komory. Obsah solí byl 13,6 % hmota., pH roztoku bylo 7,1 a obsah rtuti v roztoku byl 10,5 mg/litr. Proudová hustota udržována kolem hodnoty 10 A/dm2 a napětí na elektrodách 17 V. Účinkem elektrického proudu stoupla hodnota pH na 10,2 za 40 min, a v katodové komoře se na dně usadila tuhá fáze. Poté se suspenze napustí na nuč a odsaje se filtrát, a následně se napustí do anodové komory jako elektrolyt, kde se účinkem elektrického proudu zneutralizuje anionty procházejícími anion-propustnou membránou z katodové komory. Filtrační koláč se z nuče vyjme, a po zahřátí na 600 °C se oddestiluje kovová rtuť. Obsah rtuti ve filtrátu po separaci tuhé fáze klesl na 0,24 mg/litr a solnost klesla na 6,8 % hmota.
Příklad 3
Do katodové komory o obsahu 1000 ml se kontinuálně přivádí rychlostí 25 ml/min roztok z hydrocyklonů po separaci energosádry z mokré vypírky obsahující majoritní kationty Al, Ca, Fe, K, Mg ve formě síranů a chloridů. Obsah solí byl 13,6 % hmota., pH roztoku bylo 7,1 a obsah rtuti v roztoku byl 10,5 mg/litr. Obsah komory byl promícháván míchadlem a odtok suspenze byl zajištěn přepadem. Proudová hustota udržována kolem hodnoty 11,5 A/dm2 a napětí na elektrodách 19 V. Účinkem elektrického proudu stoupla hodnota pH suspenze na 9,9. Suspenze natéká na nuč, kde se odsává filtrát do dvoulitrového zásobníku. Po 30 minutách se vypustí filtrát ze zásobníku a dávkuje se do anodové komory. Filtrační koláč z nuče se vyjme, osuší a následně se při teplotě 600 °C vydestiluje rtuť. Koncentrace rtuti ve filtrátu byla 0,22 mg/litr a solnost klesla na 6,11 % hmota.
Příklad 4
1000 ml roztoku z loužení elektroodpadu, respektive z likvidace zářivek, při které vzniká roztok obsahující soli rtuti, železa, hliníku, mědi, zinku a luminoforů na bázi lantanoidů, bylo napuštěno do katodové komory. Loužení se provádělo kyselinou sírovou a rtuť se oxidovala kyselinou dusičnou. Obsah solí v roztoku byl 1,4 % hmota., pH roztoku bylo 2,3 a obsah rtuti 32,8 mg/1. Do anodové komory byl napuštěn 0,1 M roztok kyseliny sírové. Byla provedena elektrodialýza při proudové hustotě 5 A/dm2 a napětí na elektrodách bylo 28 V. Doba průchodu elektrického proudu byla 30 minut a teplota elektrolytů byla v rozmezí 22 až 30 °C. Obsah solí ve vstupním roztoku byl 1,4 % hmota. Hodnota pH roztoku po elektrodialýze byla 9,4. Po ukončení elektrodialýzy byla suspenze z katodové komory filtrována a ve filtrátu byla stanovena koncentrace rtuti na úrovni 0,16 mg/1 a solnost byla 0,57 % hmota. Ve filtračním koláči byla zjištěna koncentrace rtuti 240 mg/kg sušiny.
Příklad 5
Spalováním nemocničního odpadu vznikají emise, které obsahují vedle popelovin značné množství chloridů a rtuti. Pro splnění emisních limitů na obsah kyselých plynů se používá i Ventouriho pračka se skrápěnou kolonou. Cirkulační kapalina je roztok sody nebo louhu. V kapalině se pak zachytí popeloviny včetně solí rtuti. pH roztoku bylo 7,3 až 8. Tento roztok byl nastřikován rychlostí 70 ml/min do katodové komory opatřené míchadlem. Obsah katodové komory byl řízen přepadem na objemu 1050 ml. Vstupní roztok obsahoval 8,8 % hmota, solí včetně popílku a 186 mg Hg/litr. Výstupní roztok z komory byl veden na odsávanou nuč a izolovala se tak tuhá fáze. Filtrát z výstupního roztoku byl následně analyzován a nastřikován do anodové komory jako elektrolyt. Rychlost nástřiku elektrolytu byla opět 70 ml/min. Elektrolyt měl pH=9,6 až 10,4. Koncentrace rtuti klesla na 0,24 mg/1 a solnost filtrátu na 7,6 % hmota. Napětí na elektrodách bylo udržováno potenciostatem na 4,6 V a při těchto podmínkách byla proudová hustota 20 A/dm2.
Postup elektrodialýzy byl laboratorně ověřen ve vsádkovém uspořádání (příklad 2 a 4) i v průtočném uspořádání (příklady 3 a 5). Parametry experimentů a dosažené výsledky jsou shrnuty v následující tabulce.
Claims (5)
1. Způsob izolace rtuti z roztoku, vyznačující se tím, že roztok obsahující rozpuštěné soli kovů a soli rtuti se přivede do katodové komory elektrodialyzační jednotky, a do její anodové komory, oddělené od katodové komory anion-propustnou membránou, se přivede elektrolyt, roztok se podrobí elektrolýze, během níž se přechodem aniontů do anodové komory zvýší pH roztoku v katodové komoře na hodnotu pH > 8,5, a z takto upraveného roztoku se vyloučí hydrátované oxidy a/nebo hydroxidy rozpuštěných kovů, na něž se sorbují soli rtuti, zejména komplexní soli rtuti, a takto připravená suspenze se odvede z katodové komory a podrobí filtraci za získání filtrátu a pevné fáze obsahující izolované soli rtuti, načež se alespoň část filtrátu odvede do anodové komory jako elektrolyt.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že proudová hustota elektrodialyzačního proudu je v rozsahu 2,5 až 25 A/dm2 a napětí na elektrodách v rozsahu je 2,5 až 30 V.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že roztokem obsahujícím rozpuštěné soli kovů a soli rtuti je odpadní voda z mokré vypírky spalin, separace energosádrovce, z výstupu hydrocyklonů, z recyklace elektrošrotu či z termického zpracování odpadů.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že roztokem obsahujícím rozpuštěné soli kovů a komplexní ionty rtuti je vodný roztok obsahující soli rtuti a rozpuštěné soli kovů vybraných ze skupiny zahrnující soli hliníku, manganu, hořčíku, zinku, železa, mědi, vápníku, hořčíku, alkalických kovů, lanthanoidů.
5. Zařízení k provádění způsobu podle kteréhokoli z předcházejících nároků, obsahující elektrodialyzační jednotku obsahující anodovou komoru (5) s anodou (51) a katodovou komoru (2) s katodou (21), vyznačující se tím, že katodová komora (2) a anodová komora (5) jsou vzájemně oddělené anion-propustnou membránou (4), katodová komora (2) je opatřena vstupním potrubím (1) pro přívod výchozího roztoku a výstupním potrubím (31), které je připojeno na vstup do filtrační jednotky (3), jejíž výstupní potrubí (32) je napojeno na vstup do anodové komory (5), která je dále opatřena výstupním potrubím (6), a filtrační jednotka (3) je opatřena potrubím (33) pro odvod pevné fáze obsahující izolovanou rtuť. 1
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-635A CZ2018635A3 (cs) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | Způsob izolace rtuti z roztoku a zařízení k provádění tohoto způsobu |
| ATA301/2019A AT521985B1 (de) | 2018-11-16 | 2019-09-24 | Verfahren zur Isolierung von Quecksilber aus der Lösung sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
| PL431698A PL237801B1 (pl) | 2018-11-16 | 2019-10-31 | Sposób izolowania rtęci z roztworu i urządzenie do realizacji tego sposobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-635A CZ2018635A3 (cs) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | Způsob izolace rtuti z roztoku a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ308148B6 CZ308148B6 (cs) | 2020-01-22 |
| CZ2018635A3 true CZ2018635A3 (cs) | 2020-01-22 |
Family
ID=69160512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-635A CZ2018635A3 (cs) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | Způsob izolace rtuti z roztoku a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT521985B1 (cs) |
| CZ (1) | CZ2018635A3 (cs) |
| PL (1) | PL237801B1 (cs) |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2257982B (en) * | 1991-07-24 | 1995-02-08 | Kirk And Company International | An electrolytic method of drinking-water purification |
| EP0613862A3 (de) * | 1993-02-03 | 1994-12-28 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Reduzierung der Schadstoffkonzentration von aus industriellen Prozessen stammenden Abwässern. |
| JPH0947237A (ja) * | 1995-08-07 | 1997-02-18 | Tomoji Tanaka | 有害金属と塩分の多く含んだ水産物、畜産加工物、生鮮 野菜果実の脱金属脱塩加工。 |
| CA2197525A1 (en) * | 1996-02-14 | 1997-08-15 | Mahabala R. Adiga | Plating waste water treatment and metals recovery method |
| JP2003175388A (ja) * | 2001-12-12 | 2003-06-24 | Solt Industry Center Of Japan | 重金属イオンの除去方法、及びそれに用いた陰イオン交換膜の再生方法 |
| AU2003238535A1 (en) * | 2002-07-09 | 2004-01-23 | Manuk Demirchyan | Electrolytic method of the extraction of metals |
| JP2006314886A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Takuma Co Ltd | 排水の浄化方法及び浄化システム |
| US9446973B2 (en) * | 2014-06-12 | 2016-09-20 | University Of Bisha | Processing and application of a purification system for gold mining, extraction of minerals and growth of algae biomass |
| CN106800328A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-06 | 常州大学 | 一种电吸附去除水中汞离子的方法 |
| CN207108721U (zh) * | 2017-06-26 | 2018-03-16 | 内蒙古睿达鑫科技有限责任公司 | 含汞废水深度处理零排系统 |
| CN107226572B (zh) * | 2017-06-26 | 2023-07-18 | 内蒙古睿达鑫科技有限责任公司 | 含汞废水深度处理零排系统和方法 |
| CN109316905A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-02-12 | 曹红卫 | 一种烟气脱硫工艺 |
-
2018
- 2018-11-16 CZ CZ2018-635A patent/CZ2018635A3/cs unknown
-
2019
- 2019-09-24 AT ATA301/2019A patent/AT521985B1/de active
- 2019-10-31 PL PL431698A patent/PL237801B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ308148B6 (cs) | 2020-01-22 |
| AT521985A3 (de) | 2020-10-15 |
| AT521985B1 (de) | 2020-12-15 |
| PL237801B1 (pl) | 2021-05-31 |
| PL431698A1 (pl) | 2020-05-18 |
| AT521985A2 (de) | 2020-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7291272B2 (en) | Inorganic contaminant removal from water | |
| US20160039698A1 (en) | Method to remediate effluents containing metals complexed with organic and/or inorganic species | |
| SK285261B6 (sk) | Spôsob úpravy vody | |
| EA024210B1 (ru) | Способ извлечения металлов | |
| Zamboulis et al. | The application of sorptive flotation for the removal of metal ions | |
| Adhikari et al. | Recovery of precious metals by using chemically modified waste paper | |
| JP2007117965A (ja) | 排水からの金属の除去方法及び除去装置 | |
| CN101636229A (zh) | 从含砷溶液回收金属和分离砷的方法和设备 | |
| CN101636356A (zh) | 从溶液中除去砷的方法和设备 | |
| CN101641427A (zh) | 从含砷材料除去砷的方法和设备 | |
| RU2476610C2 (ru) | Способ извлечения металлов из металлсодержащего минерального сырья | |
| CN108191132A (zh) | 一种高氯盐高酸废水中重金属的回收方法 | |
| Karabulut et al. | Comparison of electrocoagulation process and other treatment technologies in fluoride removal from groundwater | |
| CZ2018635A3 (cs) | Způsob izolace rtuti z roztoku a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| Mitchenko et al. | Optimization of sorption purification of industrial effluents, waste waters and technological solutions from polyvalent metal ions | |
| RU2099291C1 (ru) | Способ очистки кислых сточных вод от мышьяка и установка для его осуществления | |
| KR100201179B1 (ko) | 중금속을 함유하는 산성 방출액의 가치를 향상시키는 방법 | |
| RU2689576C1 (ru) | Способ очистки высокомутных мышьяксодержащих сточных вод | |
| KR20100026484A (ko) | 석탄광산 슬러지를 사용하여 금속광산 배수를 정화하는 방법 및 장치 | |
| PL235943B1 (pl) | Sposób usuwania metali ze ścieków instalacji mokrego odsiarczania spalin | |
| Ndlovu | Acid mine drainage treatment technologies | |
| JPH10174950A (ja) | 灰の処理方法 | |
| RU2815146C1 (ru) | Способ очистки сточных вод производства терефталевой кислоты от ионов кобальта, марганца и брома | |
| AU2006283707A1 (en) | Electrochemical recovery of arsenic | |
| CN1852866A (zh) | 含水化学废物的处理 |