Способ очистки промышленных и бытовых сточных вод от ионов кадмия

(51) 02 9/04 (2006.01) 02 1/56 (2006.01) 02 103/16 (2006.01) 22 17/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ процесса очистки за счет использования смеси реагентов, не требующих предварительного синтеза реализации экологически и экономически выгодной технологии очистки сточных вод от ионов кадмия. Предложен способ очистки промышленных и бытовых сточных вод от ионов кадмия,включающий обработку водорастворимым полиэлектролитом - хелатообразующим реагентом,отличающийся тем,что в качестве водорастворимого полиэлектролита используют раствор полиэтиленгликоля (ПЭГ) с последующим добавлением тиомочевины (Тио) при мольном соотношении ПЭГтиомочевина, равном 41. Предлагаемый способ очистки промышленных и бытовых сточных вод от ионов кадмия позволяет экономически упростить технологический процесс очистки за счет использования смеси реагентов, не требующих предварительного синтеза реализовать экологически безопасную технологию очистки сточных вод от ионов кадмия.(72) Оспанова Алья Капановна Сейлханова Гульзия Амангельдыевна Ашимхан Назгуль Сейлханкызы Дуйсенова Маржан сенызы(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ КАДМИЯ(57) Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в процессе очистки сточных вод химических и металлургических производств от ионов кадмия. Достигаемый технический результат изобретения заключается в упрощении технологического Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в процессе очистки сточных вод химических и металлургических производств от ионов кадмия. Известен способ извлечения малых количеств кадмия из кислых растворов сорбцией с использованием в качестве сорбента этилендиаминтетраацетата(Барашев А.Р.,Карелов С.В., Мамяченков СВ., Анисимова О.С Способ извлечения кадмия из вторичного сырья,патент РФ 2469112, МПК С 22 В 17/00 (2006.01),С 22 В 7/00 (2006.01), С 22 В 3/04 (2006.01), опубл. 10.12.2012). Способ включает выщелачивание кадмия и последующее его осаждение из раствора. При этом выщелачивание осуществляют раствором этилендиаминтетраацетата натрия при рН 9,0-9,5. После выщелачивания этилендиаминтетраацетат в молекулярном виде удаляют из раствора осаждением серной кислотой при рН 1,0-1,6. Затем ведут осаждение кадмия в виде гидроксида добавлением в раствор щелочи до рН 9,8. Основным недостатком этого способа является длительность процесса и использование кислоты и щелочи. Известен способ извлечения цинка и кадмия из водных растворов электролитов различной природы(Багровская Н.А., Никифорова Т.Е. и др. Способ извлечения цинка и кадмия из водных растворов электролитов, патент РФ 2121008, МПК С 22 В 17/00, С 22 В 19/00, С 02 1/00, опубл 27.10.1998). Способ осуществляют путем обработки очищаемого раствора электролита в течение 1,5-2 часов производными целлюлозы, не набухающими в воде и в водно-органических растворах электролитов, а именно этилцеллюлозой (ЭЦ) с содержанием групп ОС 2 Н 5 45-48 и триацетатцеллюлозой (ТАЦ) со степенью замещения 2,6-2,9 и степенью полимеризации 200-220. Реагенты вводятся поочередно в очищаемый раствор в количестве 10-20 г/л с добавлением в раствор 0,1-15 г/л хлорида натрия или калия и 0,1-140 г/л изопропилового спирта. Основным недостатком способа является использование большого количества реагентов и длительность процесса. Наиболее близким по химической сущности является способ очистки промышленных и сточных вод от ионов кадмия катионным полиэлектролитом в присутствии этиленгликоля, поливинилового спирта и неорганических солей (Никифоров А.Ю., Фомина В.И., Никифоров И.А., Ильина Л.А. Способ очистки сточных вод от вредных примесей, содержащих кадмий, патент РФ 2206522, МП 7 С 02 1/28, С 02 1/56, С 02 103/16, С 02 9/04, опубл. 20.06.2003). Для осуществления способа перед очисткой сорбцией проводят очистку флокуляцией путем введения в сточные воды катионного полиэлектролита в количестве 0,5-2,2 от концентрации сухих веществ сточной воды, при этом флокуляцию проводят в два этапа. На первом этапе осуществляют очистку от вредных примесей в дисперсном состоянии, а на втором этапе - от вредных примесей в растворенном состоянии,а в качестве сорбента используют последовательно расположенные термомодифицированный доломит и активированный уголь. В качестве катионного полиэлектролита 2 используют сополимер диметиламиноэтилметакрилата диметилсульфата и акриламида. Основными недостатками описанного способа являются следующие- перед очисткой сорбцией необходимо провести флокуляцию растворов- сложный по составу катионный полиэлектролит и способ его получения- использование большого количества реагентов,что не экономично- длительность процесса очистки. Задача изобретения - разработка способа,позволяющего реализовать экологически безопасную технологию очистки промышленных и бытовых сточных вод от ионов кадмия за счет упрощения и удешевления процесса, повышения эффективности сорбента за счет использования высокой комплексообразующей способности полимерного и низкомолекулярного лигандов с ионами кадмия,использования недорогих реагентов полиэлектролита- полиэтиленгликоля (ПЭГ) и тиомочевины (Тио). Технический результат изобретения заключается в упрощении технологического процесса очистки за счет использования смеси комплексообразующих реагентов полиэтиленгликоля и тиомочевины,доступных и не требующих больших материальных затрат реализации экологически безопасной технологии очистки сточных вод от ионов кадмия и сокращении времени извлечения. Технический результат достигается способом очистки ионов кадмия из промышленных сточных вод обработкой полимерной композицией. Обработку исходного кадмийсодержащего раствора осуществляют,вводя последовательно полиэтиленгликоль и тиомочевину при мольном соотношении компонентов ПЭГТио 41, с последующим отделением кадмия в виде тройного полимерметаллического комплекса. Предлагаемый способ очистки ионов ртути из промышленных сточных вод имеет следующие преимущества- устраняется необходимость многостадийного сложного процесса очистки- обеспечивается непосредственный контакт комплексообразователей с ионами кадмия- снижение финансовых затрат на создание полимерного сорбента- сокращение времени очистки ионов кадмия- повышается стабильность и прочность образующего полимерметаллического комплекса полиэтиленгликоль-кадмий-Тио в широком интервале рН растворов. Тройной полимерметаллический комплекс кадмия имеет следующее строение Только совместное применение полиэлектролита ПЭГ Тио 41, позволяет повысить эффективность очистки ионов кадмия из промышленных и бытовых сточных вод. Высокая локальная концентрация активных центров (-гпп тиомочевины),обусловленная посадкой Тио на полимерную матрицу с имеющимися в ее составе ОН-группами,электростатического связывания исходных реагентов, обеспечивает высокую степень очистки ионов кадмия. Формирование тройного полимерметаллического комплекса кадмия происходит за счет образования координационной связи ионов металла с атомамидонорами полимерного и низкомолекулярного лигандов. В качестве реагентов для опыта использовались полиэтиленгликоль (30 мл), тиомочевина (20 мл) с концентрацией реагентов 110-2 моль/л, 110-3 моль/л и 110-4 моль/л для примеров 1, 2 и 3,соответственно. Предложенный способ апробирован на синтетических растворах(рН 2-9,регулировалась путем добавления растворов НС,), содержащих ионы кадмия и близких по составу к промышленным сточным водам. Пример 1. В кадмийсодержащие растворы с концентрацией ионов кадмия 110-2 моль/л последовательно вводят растворы ПЭГ и тиомочевины при мольном соотношении полиэтиленгликолькадмийТио,равном 411. Смесь перемешивают в течение 20-30 минут с помощью магнитной мешалки со скоростью 200 об/мин. Кадмий осаждается в виде тройного полимерметаллического комплекса. Осадок отфильтровывают. Остаточное содержание ионов кадмия в фильтрате определяют спектрофотометрическим методом. Полученные результаты обработаны методом математической статистики и представлены в таблице 1. Пример 2 Процедура извлечения проведена аналогично примеру 1, но модельный сток содержит ионы кадмия с концентрацией 110-3 моль/л. Результаты представлены в таблице 1. Пример 3 Процедура извлечения проведена аналогично примеру 1, но модельный сток содержит ионы кадмия с концентрацией 110-4 моль/л. Результаты представлены в таблице 1. Таблица 1 Результаты очистки сточных вод от ионов кадмияИсходная концентрация ионов кадмия, в модельном растворе, моль/л Остаточная концентрация ионов кадмия в модельном растворе,моль/л Пример 1 110-2 4,410-4-2 110 4,610-4 Средний показатель извлечения Пример 2 110-3 3,610-5-3 1 0 2,910-5 Средний показатель извлечения Пример 3 110-4 2,710-6 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки сточных вод промышленных производств от ионов кадмия обработкой полимерной композицией с последующим Степень извлечения ионов кадмия,отделением образующегося кадмийсодержащего осадка, отличающийся тем, что в состав полимерной композиции входят водорастворимый полиэлектролит - полиэтиленгликоль (ПЭГ) и тиомочевина при их мольном соотношении 41.