RU2189363C2 - Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов - Google Patents
Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2189363C2 RU2189363C2 RU2000116877/12A RU2000116877A RU2189363C2 RU 2189363 C2 RU2189363 C2 RU 2189363C2 RU 2000116877/12 A RU2000116877/12 A RU 2000116877/12A RU 2000116877 A RU2000116877 A RU 2000116877A RU 2189363 C2 RU2189363 C2 RU 2189363C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heavy metal
- metal ions
- sorption
- waste waters
- treating waste
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 15
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 4
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 1
- NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N bis(sulfanylidene)iron Chemical compound S=[Fe]=S NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910000339 iron disulfide Inorganic materials 0.000 description 11
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к методам очистки сточных вод, образующихся, например, в гальванических или других аналогичных производствах, от ионов тяжелых металлов. Способ основан на сорбции ионов тяжелых металлов на природном нерастворимом сорбенте - пирите, предварительно обогащенном до 84-96%, причем размер зерна использующегося сорбента составляет не более 160 мкм. Способ обеспечивает удешевление очистки сточных вод, а также получение продукта сорбции, пригодного для длительного хранения и транспортировки. 1 табл.
Description
Изобретение относится к методам очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов. Известны методы очистки сточных вод от тяжелых металлов путем сорбции на ионообменных смолах (катионитах или анионитах). Высокая степень сродства ионообменных смол к ионам тяжелых металлов, например ртути, обеспечивает глубокую очистку сточных вод до остаточных концентраций, сравнимых с ПДК, однако существенно затрудняет последующую регенерацию и перевод сорбированных веществ в форму, удобную для транспортировки, последующей переработки и длительного хранения. В некоторых случаях при реализации данного известного способа вообще не представляется возможным произвести регенерацию ионообменного материала полностью и, следовательно, полностью использовать его емкость (авт. свид. СССР 633821, МКИ (2) С 02 С 3/08, С 01 С 13/14).
Известны также процессы сорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, основанные на применении сорбентов неорганической природы, которые необратимо связывают эти ионы в очень прочные соединение Тогда, в случае достаточно высокого значения сорбционной емкости, может быть получена форма, пригодная для длительного хранения или транспортировки. Следовательно, в этом случае отпадает необходимость процесса регенерации вообще.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему предлагаемому изобретению является способ очистки промышленных сточных вод на двуокиси марганца, описанный в патенте Японии, акц. заявка 1-256629(В), МКИ(4) С 02 F 1/62, 1/64,1/72, заявл. 30.08.85, 60-191274, опубл. 18.05.89.
Процесс сорбции проводится в неподвижном слое сорбента - двуокиси марганца - в аппарате колонного типа.
Применение двуокиси марганца как сорбента для очистки сточных вод от тяжелых металлов обеспечивает достаточно высокую степень очистки, однако требует последующей регенерации или комплексной переработки полученного в результате материала из-за высокой стоимости в условиях России двуокиси марганца.
В данном технологическом процессе было бы целесообразно применить пиролюзитовый концентрат-продукт обогащения марганцевой руды-пиролюзита. В России нет собственных месторождений марганцевых руд, разработка которых экономически целесообразна, а Грузия (Чиатурское месторождение) и Украина (Никопольское месторождение) предлагают марганцевые концентраты по чрезвычайно высоким ценам, которые делают эти материалы непригодными для указанных применений. В этом состоит основной недостаток ближайшего по технической сущности патента - то есть прототипа настоящего предлагаемого изобретения.
С целью значительного снижения стоимости сорбента, обеспечения возможности получения в результате процесса сорбции веществ, захоронение которых экономически целесообразно без дополнительной переработки и тем более без регенерации, предлагается применить в качестве неорганического сорбента дисульфид железа FeS2 (пирита) или серного колчедана, предварительно обогащенного, т.е. пиритового концентрата.
Серный колчедан, обогащенный флотационным методом, служит основным сырьем при производстве серной кислоты. Его добыча только в России достигает сотен тысяч тонн ежегодно, и он имеет чрезвычайно низкую цену.
Техническая целесообразность применения серного колчедана в качестве сорбента для ионов тяжелых металлов определяется соотношением растворимостей или произведений растворимости дисульфида железа и осаждаемого сульфида.
Во всех случаях особое значение имеет положение осаждаемого иона в электрохимическом ряду напряжения металлов, поскольку от этого зависит: будет ли образующийся сульфид в процессе реагирования встраиваться в твердую фазу дисульфида железа или осаждаться на ее поверхности из раствора дисульфида, концентрация которого определяется растворимостью дисульфида железа.
Сорбционная емкость дисульфида железа определяется соотношением молекулярных объемов дисульфида железа и сульфида сорбируемого иона.
Если молекулярный объем осаждаемого сульфида меньше молекулярного объема дисульфида железа, то весь дисульфид железа должен превратиться в сульфид осаждаемого металла. Если имеет место обратная картина, то зерна дисульфида железа будут покрыты мономолекулярным слоем дисульфида осаждаемого иона.
Принципиальные возможности предлагаемого метода наглядно иллюстрируются таблицей (Б. П. Надеинский. "Теоретические обоснования и расчеты в аналитической химии", "Советская наука", 1956 г., а также "Справочник химика", т. 1 и 2).
Из таблицы вытекает, что растворимость всех рассматриваемых сульфидов, выраженная в мг/л, значительно, на несколько порядков, меньше предельно допустимых концентраций. Можно показать, что и в случае значительного отклонения кислотности среды от нейтрального состояния в любую сторону, т.е. при изменении концентрации иона сульфида, концентрация поглощаемого иона не будет превышать предельно допустимую концентрацию.
Правильность всего вышесказанного подтверждается следующим примером.
Для экспериментов был взят серный колчедан (пирит), обогащенный флотационным методом до концентрации дисульфида по ТУ 14-310-19-88 и ГОСТ 444-75 железа 90-95%. ТУ 14-310-19-88 и ГОСТ 444-75, которыми предусмотрено содержание дисульфида железа от 84 до 96%. Для экспериментов был выбран концентрат с содержанием дисульфида 90%. Насыпной вес 1,94 г/см3. Размер зерен меньше 160 мкм.
Процесс сорбции проводили в колонке диаметром 40 мм. Высота слоя сорбента 400 мм. При этом вес рабочего слоя сорбента равен 970 г.
Водные растворы хлоридов тяжелых металлов (нейтральные или слабо кислые) имели концентрацию по поглощаемому иону 100 мг (0,1 г/л).
Объемная скорость раствора, пропускаемого через колонку, составляла 1 мл/с или 0,36 л/ч. В этом случае в колонку вводилось тяжелого металла 3,6 г/ч. Продолжительность эксперимента составляла 3 ч.
За этот период в колонку было введено 1,08 г поглощаемого иона. Оказалось, что концентрации поглощаемых ионов на выходе из колонки, найденные экспериментально в вышеуказанных условиях, составляли для меди 3,0•10-3 мг/л, для никеля 1,0•10-2 мг/л, а для ртути 5,0•10-6 мг/л. В тоже время соответствующие предельно допустимые концентрации равны: для меди 1,0•10-1 мг/л, для никеля 1,0•10-1 мг/л, для ртути 5,0•10-4 мг/л.
Если предположить, что соответствующая химическая реакция протекает по уравнению
FeS2+2Cu = 2CuS+Fe,
то степень превращения дисульфида железа в соответствующий сульфид составит для меди, никеля и ртути не более 1 мас.%.
FeS2+2Cu = 2CuS+Fe,
то степень превращения дисульфида железа в соответствующий сульфид составит для меди, никеля и ртути не более 1 мас.%.
Таким образом, высокая эффективность метода может считаться подтвержденной как теоретически, так и экспериментально для иных, предусмотренных стандартами, содержаний дисульфида в концентрате серного колчедана.
Claims (1)
- Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов путем сорбции на твердом нерастворимом природном сорбенте, отличающийся тем, что в качестве природного сорбента используют пирит, обогащенный до 84-96%, с размером зерна сорбента не более 160 мкм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000116877/12A RU2189363C2 (ru) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000116877/12A RU2189363C2 (ru) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000116877A RU2000116877A (ru) | 2002-05-27 |
| RU2189363C2 true RU2189363C2 (ru) | 2002-09-20 |
Family
ID=20236934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000116877/12A RU2189363C2 (ru) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2189363C2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2433959C1 (ru) * | 2010-05-18 | 2011-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU2496723C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU2625111C1 (ru) * | 2016-06-27 | 2017-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU182087U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-08-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Фильтр для очистки сточных вод от ионов молибдена |
| CN118059804A (zh) * | 2024-04-25 | 2024-05-24 | 中南大学 | 一种高活性多孔磁黄铁矿基材料及其制备方法和作为脱汞材料的应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1244099A1 (ru) * | 1984-05-08 | 1986-07-15 | Челябинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения,Канализации,Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии "Водгео" | Способ сорбционной очистки сточных вод |
| US4614592A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for removing mercury from aqueous solutions |
| EP0279964A2 (en) * | 1987-02-27 | 1988-08-31 | DHV Raadgevend Ingenieursbureau BV | Process for the removal of metals, in particular heavy metals, from waste water |
| US5080799A (en) * | 1990-05-23 | 1992-01-14 | Mobil Oil Corporation | Hg removal from wastewater by regenerative adsorption |
| SU1724595A1 (ru) * | 1989-07-27 | 1992-04-07 | Институт химии Уральского отделения АН СССР | Способ очистки сточных вод от т желых металлов |
| RU2035977C1 (ru) * | 1993-09-30 | 1995-05-27 | Александр Ефимович Горенбейн | Способ очистки газов от ртути |
-
2000
- 2000-06-26 RU RU2000116877/12A patent/RU2189363C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1244099A1 (ru) * | 1984-05-08 | 1986-07-15 | Челябинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения,Канализации,Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии "Водгео" | Способ сорбционной очистки сточных вод |
| US4614592A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for removing mercury from aqueous solutions |
| EP0279964A2 (en) * | 1987-02-27 | 1988-08-31 | DHV Raadgevend Ingenieursbureau BV | Process for the removal of metals, in particular heavy metals, from waste water |
| SU1724595A1 (ru) * | 1989-07-27 | 1992-04-07 | Институт химии Уральского отделения АН СССР | Способ очистки сточных вод от т желых металлов |
| US5080799A (en) * | 1990-05-23 | 1992-01-14 | Mobil Oil Corporation | Hg removal from wastewater by regenerative adsorption |
| RU2035977C1 (ru) * | 1993-09-30 | 1995-05-27 | Александр Ефимович Горенбейн | Способ очистки газов от ртути |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2433959C1 (ru) * | 2010-05-18 | 2011-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU2496723C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU2625111C1 (ru) * | 2016-06-27 | 2017-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
| RU182087U1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-08-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Фильтр для очистки сточных вод от ионов молибдена |
| CN118059804A (zh) * | 2024-04-25 | 2024-05-24 | 中南大学 | 一种高活性多孔磁黄铁矿基材料及其制备方法和作为脱汞材料的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0971790B1 (en) | Method for ammonia removal from waste streams | |
| Lalmi et al. | Removal of lead from polluted waters using ion exchange resin with Ca (NO3) 2 for elution | |
| An et al. | Selective removal of arsenate from drinking water using a polymeric ligand exchanger | |
| Prabhu et al. | A review on removal of heavy metal ions from waste water using natural/modified bentonite | |
| Awual et al. | A weak-base fibrous anion exchanger effective for rapid phosphate removal from water | |
| Das et al. | High-performance Hg (II) removal using thiol-functionalized polypyrrole (PPy/MAA) composite and effective catalytic activity of Hg (II)-adsorbed waste material | |
| Faghihian et al. | Performance of silica aerogels modified with amino functional groups in PB (II) and CD (II) removal from aqueous solutions | |
| Keränen et al. | Removal of nickel and vanadium from ammoniacal industrial wastewater by ion exchange and adsorption on activated carbon | |
| Önnby et al. | Polymer composite adsorbents using particles of molecularly imprinted polymers or aluminium oxide nanoparticles for treatment of arsenic contaminated waters | |
| Awual et al. | Assessing of phosphorus removal by polymeric anion exchangers | |
| Liu et al. | Phosphate adsorption from aqueous solutions by Zirconium (IV) loaded cross-linked chitosan particles | |
| Cho et al. | A novel chitosan/clay/magnetite composite for adsorption of Cu (II) and As (V) | |
| Zelmanov et al. | Boron removal from water and its recovery using iron (Fe+ 3) oxide/hydroxide-based nanoparticles (NanoFe) and NanoFe-impregnated granular activated carbon as adsorbent | |
| Loganathan et al. | Modelling equilibrium adsorption of single, binary, and ternary combinations of Cu, Pb, and Zn onto granular activated carbon | |
| Duranoğlu et al. | Synthesis and adsorption properties of polymeric and polymer-based hybrid adsorbent for hexavalent chromium removal | |
| Filipkowska et al. | Application of cross-linked chitosan for phosphate removal from aqueous solutions | |
| US6136199A (en) | Selective removal of phosphates and chromates from contaminated water by ion exchange | |
| Mohan et al. | Modelling of fixed bed column containing graphene oxide decorated by MgO nanocubes as adsorbent for Lead (II) removal from water | |
| US5601721A (en) | Method for reducing the selenium concentration in an oil refinery effluent | |
| Barassi et al. | Cr (VI) sorption behavior from aqueous solutions onto polymeric microcapsules containing a long-chain quaternary ammonium salt: kinetics and thermodynamics analysis | |
| Zelmanov et al. | Phosphate removal from aqueous solution by an adsorption ultrafiltration system | |
| Pramanik et al. | Emerging investigator series: phosphorus recovery from municipal wastewater by adsorption on steelmaking slag preceding forward osmosis: an integrated process | |
| Lupa et al. | Heavy metals removal from water and wastewater | |
| CA2812120A1 (en) | A method for the removal of organic chemicals and organometallic complexes from process water or other streams of a mineral processing plant using zeolite | |
| RU2189363C2 (ru) | Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100627 |