Способ очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов

(51) 02 1/28 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к способам очистки водных растворов и сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов. Предложенный способ осуществляют путем сорбции природным сорбентом, в качестве которого используют таурит Коксуйского месторождения при массовом соотношении таурита к водному раствору,равном (1-3) 100. Способ позволяет достичь степень извлечения тяжелых металлов до 97,099,9.(72) Журинов Марат Журинович Серикбаев Базарбай Алибаевич Иманалиева Светлана Валиевна Аманкулова Айнур Барлыбаевна Жумабай Иса Мухамбетжанулы(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Центр наук о земле, металлургии и обогащения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан 20513 Изобретение относится к способам очистки водных растворов и сточных вод промышленных предприятий, содержащих высокие концентрации ионов тяжелых металлов. Известен способ очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов и радионуклидов глауконитовым концентратом, полученным из минерала Каринского месторождения Челябинской области/Ю.И. Сухарев,Е.А. Кувыкина. Неорганические иониты и возможности их применения для очистки окружающей водной среды от техногенных загрязнений. Химия и химическая технология. Известия Челябинского научного центра. 2001. В. 4 (13). с.64-67/. Для очистки водных растворов используют неизмельченный минерал,переведенный предварительно в К-,а-форму двухкратной обработкой 1 М раствором. Сорбцию катионов проводят в статических условиях при соотношении ТЖ 125, 225, 150 (г/мл), рН раствора регулируют в зависимости от определяемого элемента для предотвращения осаждения гидроксидных осадков. Раствор перемешивают в течение 2 часов, причем общее время контакта составляет 1 сутки. Сорбционная емкость составляет 0,10- 0,16 ммоль/г, т.е. сорбция ионов тяжелых металлов удовлетворительная. Недостатком этого способа является низкая степень поглощения и длительность процесса. Другим известным способом очистки от ионов тяжелых металлов является сорбционная очистка материалами на основе кремнистых пород / И.М.Фоминых. Сорбционная очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов материалами па основе кремнистых пород. Автореферат диссер. на соис.ктн. Екатеринбург 2006/. Для опытов используют кремнистые (опал-кристобалитовые породы). Опал-кристобалитовые породы готовят на базе опок Сухоложского месторождения ЗАО Алсис г.Екатеринбург. Гранулометрический состав сорбентов относительно однороден частицы породы размером от 1,4 до 2,0 мм. Сорбцию проводят в статических и динамических условиях Объектами исследования служат модельные растворы меди, никеля и цинка. Время проведения процесса 480 мин., количество сорбента 1 г, концентрация металлов 50 мг/л. Максимум сорбции достигается при рН 5,5-7,5,который равен 60. Металлы по степени извлечения можно расположить в ряд С.60, 58, 50. Соединение Карбонатный шунгит Силикатный шунгит В отличие от российского шунгита казахстанский таурит имеет другой состав и две модификации. 2 Недостатком этого способа является низкая степень извлечения,длительность процесса эксперимента. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ очистки водных растворов от ионов цветных металлов,неметаллов, органических веществ и красителей шунгитами Карелии / Шалимов А.С., Ковалевский В.В., Обрезков О.Н., Ярославцев А.Б. Сорбционные свойства шунгита. Неорганические материалы. 2004.Т.40. с.430-434/. Состав шунгита Карелии, с мас. углерод 28-32,2-60 23-3,5 2 О 3-2,0 О 2-0,2-1,0 22-1,0,остальное микроэлементы. Удельная поверхность по методу БЭТ, м 2/г -36, размер пор, нм - 2-10. Способ осуществляют следующим образом. К навеске 1,0 г шунгита приливают по 10 мл дистиллированной воды с последовательным приливанием 0,052 М растворов хлорида и сульфата меди и после интенсивного перемешивания в течение 5-10 мин добавляют по 1 мл 0,0098 М раствора КОН и затем снова перемешивают 1-60 мин в зависимости от времени завершения процесса обмена. Равновесное значение рН составляло 6,8. Перед проведением ионообменных экспериментов образцы обрабатывают 0,1 М раствором соляной кислоты для перевода основных сорбционных центров в водородную форму и затем тщательно отмывают дистиллированной водой. Недостатком известного способа является его низкая сорбционная активность по отношению к ионам тяжелых металлов менее 70. Технической задачей настоящего изобретения является повышение степени очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов свинца,цинка, меди, кадмия. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом очистки водных растворов от тяжелых металлов путем сорбции природным сорбентом, в качестве которого используют таурит Коксуйского месторождения при массовом соотношении таурита к водному раствору, равном(1-3) 100. Отличие предлагаемого способа заключается в использовании в качестве природного сорбента таурита Коксуйского месторождения при вышеприведенном соотношении таурита к водному раствору. Состав таурита Коксуйского месторождения,содержание, мас. . Использование предлагаемого способа позволяет повысить степень очистки водных растворов от тяжелых металлов до 97,0-99,9. 20513 По предлагаемому способу в раствор,содержащий 100-600 мг/л соли тяжелого металла свинца, меди, цинка, кадмия на 100 мл раствора добавляют измельченный порошок таурита в количестве 1-3 г на 100 мл раствора. Оптимальным является перемешивание суспензии в течение 30 мин., а время отстаивания 30 мин. Общее время контакта жидкой и твердой фаз 1 час. После отделения от осадка в фильтрате определяют содержание ионов тяжелых металлов методом инверсионной вольтамперометрии на приборе Аквилон-07 МК. Пример 1. К 100 мл раствора, содержащему по 100 мг/ л свинца, кадмия, меди, цинка добавляют 1 г карбонатного таурита, смесь перемешивают 30 мин. Время отстаивания 30 мин. Жидкую фазу отделяют от твердой и определяют содержание меди, свинца,кадмия. Степень извлечения составляет для 99,9- 99,0- 99,6- 97,5. Тяжелые металлы по степени извлечения располагаются в ряд Р . Пример 2. К 100 мл раствора, содержащему 600 мг/л свинца, кадмия, меди, цинка добавляют 2 г карбонатного таурита доводят раствор до рН 8 (1 М КОН), смесь перемешивают 30 мин. Далее процесс осуществляют по примеру 1, Поглощение ионов тяжелых металлов составляет для Р - 99,999,8-99,97,- 97,7. Пример 3. К 100 мл раствора, содержащему 400 мг/л свинца, меди, цинка добавляют 3 г силикатного таурита доводят раствор до рН 8 (1 М КОН). Далее процесс осуществляют по примеру 1. Извлечение меди - 99,99 свинца - 100 цинка 97,0. Пример 4. К 100 мл раствора, содержащему 600 мг/л кадмия добавляют 1 г карбонатного таурита,доводят до рН 10 (1 М КОН). Далее процесс осуществляют по примеру 1. Процент извлечения кадмия составляет 99,82. Технико-экономический эффект предлагаемого способа обусловлен повышением степени извлечения ионов тяжелых металлов до 97,0-99,9 против 60-70 по известным способам и интенсификацией процесса. Предлагаемый способ очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов может быть использован на Шымкентском свинцово-цинковом комбинате ЗАО ПК Южполиметалл г.Шымкент и Усть-Каменогорском свинцово-цинковом комбинате г.Усть-Каменогорск. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов путем сорбции природным сорбентом, отличающийся тем, что в качестве природного сорбента используют таурит Коксуйского месторождения при массовом соотношении таурита к водному раствору, равном (1-3)100.