[LT] Išradimas yra iš vandens valymo srities, pirmoje eilėje liečiąs sunkiųjų metalų jonų valymą; gali būti panaudotas galvanikos, spausdintų plokščių, odos-kailių apdirbimo, detergentų gamybos nuotekoms valyti, dažų, fosforo pašalinimui iš nuotekų arba kaip viena iš pakopų, apdorojant komunalines nuotekas, spalvotoje metalurgijoje, geriamo vandens paruošime ir kt.@Valant nuotekas nuo sunkiųjų metalų,jos apdorojamos koloidine sistema, t.y. elektrogeneruota suspensija, gaunama tirpinant vandenyje elektrocheminiu būdu geležies anodus, tirpalą periodiškai prapučiant oru, kol 10-20 % ištirpusios geležies pereis į trivalentę būklę. Laikant ilgesnį laiką, suspensija turi būti stabilizuota.
[EN] The present invention relates to a process for the purification of water from a heavy metals and other contaminants ; this process can be used in purification of waters effluents from spent plating solutions, printed plates, producing of leather, manufacture of detergents; removing dyestuffs or phosphorous compounds from effluences or like one of step of treatment residental waters and for preparing drinking water.@In the process for removing the heavy metals from effluents, the effluents are treated by colloidal system, e. g. electrogenerated suspension, prepared by electrochemical dissolution of ferrum anode in water, the solution periodically are barbotaged with air while 10 to 20 % of dissolved ferrum will reach the trivalent state. For a storage of the suspension it must be stabilized.
[0001] Išradimas yra iš vandens valymo srities, pirmoje eilėje liečiantis sunkiųjų metalų jonų valymą. Gali būti panaudotas galvanikos ir spausdintų plokščių, odos ir kailių apdirbimo, detergentų gamybos nutekamiesiems vandenims valyti, dažų ir fosforo nuėmimui iš nuotekų, kaip viena iš pakopų komunalinių nuotekų valymo stotyse, spalvotoje metalurgijoje, geriamo vandens paruošime.
[0002] Yra žinomas teršiančių jonų pašalinimo iš vandens terpės būdas, numatantis tirpstančių geležies anodų panaudojimą: elektrocheminiu būdu generuojant iš anodų geležies jonus atskiroje vandens terpėje su pH, neaukštesnių kaip 2.8, ir vėliau sumaišant šią terpę su geležies jonais bei valomu vandeniu (JAV patentas Nr. 4693789, kl 204/149, 1987).
[0003] Šio būdo trūkumai - gana didelis elektrogeneruoto tirpalo sunaudojimas, o taip pat nepakankamas tokių metalų kaip kobaltas, manganas ir kai kurių kitų nuvalymo laipsnis.
[0004] Yra žinomas nutekamųjų vandenų išvalymo nuo sunkiųjų metalų būdas, kurio esmė - palaipsniškas nutekamųjų vandenų apdorojimas: pradžioje geležies (III) hidroksidu, o vėliau - geležies (II) hidroksidu (TSRS autorinis liudijimas Nr. 778 181, C02 F 1/62, 1983). Šis būdas leidžia išvalyti nutekamuosius vandenis nuo įvairių sunkiųjų metalų jonų, bet reikalauja atskiro abiejų nukenksminančių elementų paruošimo; be to, būtina atsiminti, kad geležies (II) hidroksidas nepastovus ir palaipsniui oksiduojasi iki geležies (III) hidroksido. Šis būdas nėra efektyvus, nukenksminant sunkiųjų metalų kompleksinius junginius.
[0005] Yra žinomas būdas, kaip gauti elektrogeneruotą koaguliantą, skirtą nutekamųjų vandenų valymui, elektrolizuojant vandeninį natrio chlorido tirpalą (kurio pralaidumas ne mažesnis kaip 3-10"3 om'1, cm"1) ir naudojant tirpstančius drožlinius geležies anodus (TSRS autorinis liudijimas Nr. 675 089, kl.C02 F 1/46, 1979.). Šis būdas numato koagulianto dribsnių praplovimo ir tankinimo etapus, bet nenumato, kaip kontroliuoti geležies (II) ir geležies (III) santykį.
[0006] Būdas, kuris siūlomas šiame išradime, leidžia pašalinti aukščiau nurodytuose būduose esančius trūkumus, kadangi kaip reagentas vandens nuo sunkiųjų metalų valymui naudojama koloidinė dispersinė sistema (toliau koloidinė sistema), t.y., geležies (II) ir (III) hidroksidu suspensija su šarminio metalo chlorido priedu, kurios procentinė sudėtis yra:
[0007] Aišku, koloidinės sistemos kaip keturių komponentų mišinio apibūdinimas yra sąlyginis. Tiktai vandens dalis nurodytame sąstate gali būti apibūdinta, kaip laisva, nesurišta. Kita jo dalis, be to žymi dalis, yra surišta koloidinėje sistemoje. Tiksliau dalelių sudėtis gali būti apibūdinta sąlygine formule:
[0008] kur 2x+y=10.5-ll;
[0009] n=65-70.
[0010] Pagrindinis suspensijos gavimo būdas, kaip ir minėtu žinomu būdu, yra elektrocheminis generavimas, bet galima gauti suspensiją ir kitais būdais, pavyzdžiui, panaudojant lazerinį spinduliavimą.
[0011] Koloidinė sistema, skirta nuotekų valymui, siūloma išradime, pagal valymo efektyvumą pralenkia koaguliantą, gautą minėtu būdu. Geležies hidroksidų dispersijos dalelės koloidinėje sistemoje yra (2-12)nm dydžio, užima (150-500) m / y/g lyginamąjį paviršių, o suspensijos tankis - (1.05-1.1) g/cm3. Tokios charakteristikos leidžia pasiekti būtiną nutekamųjų vandenų išvalymo laipsnį, naudojant (l-10)ml elektrogeneruotos geležies hidroksidų suspensijos vienam litrui nuotekų, kai pH (8.0-9.4).
[0012] Nurodytos charakteristikos gaunamos dėka to, kad, tirpinant elektrocheminiu būdu geležies anodus, vykdomas periodinis besigaminančios dispersijos prapūtimas oru, kol (10-20) % ištirpusios anodinės galežies pereina į trivalentę būklę. Nurodytų ribų viršijimas žymiai susiaurina lyginamąjį suspensijos dalelių paviršių, sumažina jos sorbcinį imlumą ir jos, kaip koagulianto, aktyvumą, o to pasėkoje pablogėja nutekamųjų vandenų valymo efektyvumas. Periodinis prapūtimas oru taip pat padeda supurenti besigaminančią suspensiją. Be to, siūlomame koloidinės sistemos gavimo būde šarminio metalo chloridas, pridedamas į tirpalą prieš elektrolizės pradžią tam, kad padidintų elektros pralaidumą, pasilieka hidrodispersijoje, o tai sulėtina jos senėjimo procesą. Nuotekų valymas aprašytos koloidinės sistemos pagalba gali būti vykdomas etapais. Nuotekos, apdorojus jas geležies hidroksidų ir atskyrus susidariusias nuosėdas (pirmas etapas), dar kartą apdorojamos nauja suspensijos porcija (antras etapas). Gautos antrajame etape nuosėdos naudojamos sekančios nuotekų porcijos apdorojimui pirmajame etape.
[0013] Esant reikalui apdoroti nedidelius kiekius įvairių gamybos barų nuotėkių, elektrogeneruota suspensija gali būti paruošta iš anksto centralizuotai, o po to pristatyta į kiekvieną gamybos barą. Koloidinės sistemos stabilizavimui j ją pridedama (0.1-1.2) masės % medžiagos, parinktos iš grupės, kurios sudėtyje yra gamtiniai arba dirbtiniai aliumosilikatai, kalcio ortofosfatai, neorganiniai ar organiniai polielektrolitai.
[0014] Po stabilizacijos koloidinė sistema lieka aktyvi nemažiau 10 mėnesių. Išradimas iliustruojamas pavyzdžiais, parodytais 2-oje lentelėje. Pirmieji keturi pavyzdžiai buvo atlikti žinomu būdu, kiti - pagal siūlomą išradimą.
[0015] Visais duotais atvejais bandymai buvo atlikti laboratorijoje, pridedant po 5 ml. koloidinės sistemos vienam litrui nuotekų. Koloidinės sistemos kietoji fazė sudarė 60 mg/l, perskaičiavus į geležį. Nuotekų ir koloidinės sistemos kontaktavimo laikas buvo (3-10) minučių. Liekamųjų sunkiųjų metalų koncentracijų analizė buvo atlikta atominės - absorbcinės spektroskopijos metodu.
[0016] Siūlomo valymo būdo išbandymas gamybinėmis sąlygomis pilnai patvirtino rezultatus, gautus laboratorinių bandymų metu. (žr. 2 lentelę). Be to, reikia pažymėti, kad, išskyras sunkiųjų metalų pašalinimą, šis valymo būdas leidžia sumažinti organinių teršalų, detergentų ir kitų esančių vandenyje kiekį ir panaudoti išvalytą vandenį apykaitinėje vandens sistemoje.
[0017] Dar vienas siūlomo būdo privalumas - tai didelis patvarumas iššarminimui nuosėdų, prisotintų sunkiųjų metalų, gautų valant nuotekas siūlomu būdu.
[0018] Išdžiovintas nuosėdas plakant parūgštintame vandenyje (ličate), o po to jas prafiltravus (šis bandymas atliktas gamybinėmis sąlygomis), eliuate esančių nikelio ir švino kiekis sudarė mažiau nei 0.05 mg/l, o cinko, geležies ir chromo - mažiau nei 0.01 mg/l.
[0019] Šie rezultatai pralenkia standartus, nustatytus iššarminimui JAV, Japonijoje, Vokietijoje. Be to, chromo, nikelio ir cinko išplovimas iš eliuato pasirodė esąs keliom eilėm mažesnis, nei atliekant tą patį bandymą po valymo žinomais būdais (žr. 3 letelę).
[0020] Aukšto laipsnio vandens išvalymas leidžia naudoti siūlomą būdą, ruošiant vandenį techniniams ir buitiniams tikslams pirminiam valymui, o daugeliui atvejų ir be papildomo valymo.
1. Vandens valymo būdas, pagrįstas vandens apdorojimu geležies (III) ir geležies (II) hidroksidais, priemaišų nusodinimu ir nuosėdų atskyrimu, besiskiriantis tuo, kad, į valomą vandenį vienu metu įveda geležies hidroksidus koloidinės sistemos forma, kurios sudėtis:
2. Būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad koloidinę sistemą, kaip elektrogeneruotą suspensiją, stabilizuoja (0.1-1.2) % priedu medžiagos, parinktos iš grupės, kurioje yra gamtiniai arba dirbtiniai aliumosilikatai, kalcio ortofosfatas, neorganiniai ir organiniai polielektrolitai.
3. Būdas pagal 2 punktą, besiskiriantis tuo, kad koloidinę sistemą prideda santykiu (0.8-12) ml į 1 litrą apdorojamo vandens, palaikant pH (8.2-9.4).
4. Būdas pagal 3 punktą, besiskiriantis tuo, kad išdžiovina vandens valymo rezultate gautas nuosėdas, prisotintas sunkiaisiais metalais, ir suplaka su parūgštintu vandeniu, į tą vandenį (ličatą) pereina iš nuosėdų mažiau nei 0.05mg/l švino ir nikelio, mažiau 0.01 mg/l cinko, geležies, chromo ir kt. metalų.
5. Koloidinė sistema vandens valymui, turinti elektrogeneruotą vandeninę geležies hidroksidų suspensiją, besiskirianti tuo, kad, jos sudėtyje yra
6. Koloidinė sistema pagal 5 punktą, besiskirianti tuo, kad suspensijos dalelės yra (2-15) (j.m dydžio, jų lyginamasis paviršius (150-500) m2/g, o suspensijos tankis (1.05-1.1) g/cm3.
7. Koloidinė sistema pagal 6 punktą, besiskirianti tuo, kad jos sudėtyje yra papildomai (0.1-1.2) % stabilizuojančios medžiagos, parinktos iš grupės, į kurią įeina gamtiniai ir dirbtiniai aliumosilikatai, kalcio ortofosfatas o taip pat neorganiniai ir organiniai polielektrolitai.
8. Koloidinės sistemos, skirtos vandens valymui, gavimo būdas, pagrįstas geležies anodų (dažniausiai iš metalo atliekų) elektrocheminiu tirpinimu vandeniniame tirpale, kurio laidumas o 11nemažesnis nei 310 om cm , besiskiriantis tno, kad elektrolizės metu susidarančią suspensiją periodiškai prapučia oru.
9. Būdas pagal 8 punktą, besiskiriantis tuo, kad prapūtimą oru vykdo tol, kol (10-20) % ištirpusios anodinės geležies pereina į trivalentę būklę.