книги из ГПНТБ / Проблемы охраны природных и использования сточных вод межведомственный сборник

проследить изменение степени сорбции компонентов во времени. При меньших концентрациях компоненты пол­ ностью сорбируются ионитами, поэтому невозможно получать их кинетические характеристики. Состав рас­ твора: рН =11,8; щелочность 33,2 мг-экв/л; CN~=540,8

мг/л; Zn2+= 384 мг/л. Навеску приготовленного по мето­ дике [7] ионита в количестве 1 г помещали в кониче­ скую колбу емкостью 0,5 л, заливали 250 мл исследуе­ мого раствора и встряхивали на вибрационном аппарате. Через 15, 30, 60, 120, 150 мин определяли равновесную концентрацию компонентов в растворе. Момент насыще­ ния ионита устанавливали по прекращению снижения концентрации в равновесном растворе

исследуемого раствора, л; Р — навеска сухого Допита, г.

бируются на анионите. Кинетика насыщения КУ-2-8 и АВ-17-16 показана на рис. 1. Равновесие в растворе устанавливается в течение часа. Максимальная емкость анионита АВ-17-16 по CNсоставляет 120 мг/г, по цин­ ку— 90— 100 мг/г ионита. Незначительные количества цианидов и цинка в этих условиях сорбируются и на ка­ тионите: ,по цианидам обменная емкость составляет око­ ло 10 мг/г, а по цинку — 2 мг/г ионита.

. Однако, согласно нашим исследованиям и имеющим­ ся литературным данным [10] по составу циансодержа­ щих сточных вод в гальванических цехах, концентрация цианидов- в них редко превышает 50 мг/л. В таких рас­ творах цианистые комплексы металлов диссоциируют с образованием катиона металла и аниона CN- [1]:

[Zn(CN)d]2--^Zna++4CN -.

При фильтрации раствора через катионит в Н-форме катионы цинка будут сразу же обмениваться на подвпж-

173

Т а б л и ц а 1

ный ион Н+, который в свою очередь частично реагирует с непроднссоциированным анионом [Zn(CN)4]2-

[Zn(CN)1]2- + 2H+5tZn(CN)a|-f2HCNt.

Чем менее концентрированный раствор, тем больше сте­ пень диссоциации и с тем большей интенсивностью пой­ дут эти процессы. Исходя из этого, мы предположили, что концентрация компонентов должна влиять на про­ цессы сорбции цианидов катионитом, и это влияние зна­ чительно.

Изучение данного процесса осуществлялось следую­ щим образом. Две пробы с почти одинаковыми значения­ ми pH, но с разными концентрациями цианидов встряхи­ вали с ионитами по схеме катионит — анионит в течение

174

2 мин. Выбор меньшей продолжительности контакта обусловлен параметрами раствора 1.

растворе цианидов сорбируется на катионите даже при таком непродолжительном контакте с ионитом. Анионит почти не сорбирует цианиды и цинк из растворов малых концентраций, что свидетельствует о медленном его

насыщении.

Наличие цианистых соединений в теле катионита приведет к появлению в элюатах синильной кислоты, так как регенерацию катионитов производят 5—10%- ными растворами кислот. В этом состоит принципиальное отличие процессов сорбции цианистых соединений из сточных вод обогатительных фабрик от промывных вод гальванических отделений. Если в первом случае все цианиды практически сорбируются анионитом и элюаты можно вторично использовать в производстве, то во втором случае цианиды сорбируются и катионитом.

На сорбцию цианидов также должна оказывать влия­ ние величина pH.

175

Пробы встряхивали на вибрационном аппарате. Продол­ жительность контакта с ионитом, как и в предыдущем опыте, 2 мин.

Данные эксперимента приведены в табл. 3, а измене­ ние емкости ионитов для этих условий в зависимости от величины pH — на рис. 2. Полученные данные показы­ вают, что в данном случае процессу сорбции сопутству­ ют химическиеггрхтцмеюу, .способствующие образованию новых катионов и протекающие с большей интенсив­ ностью при меньших значениях pH. Согласно имеющим­ ся сведениям [12], емкость катионита с ростом величи­ ны pH должна увеличиваться, нарушение этого свиде­ тельствует о наличии при фильтрации раствора через катионит химических процессов. Эти процессы влияют и на емкость анионитов, увеличивая ее с ростом pH, так как на выходе из катионита возрастает число неднссоциированных цинкцианистых комплексов.

176

Т а б л и ц а 3

Влияние pH раствора на сорбцию цианидов и цинка

катионите будут задерживаться значительные количест­ ва цианидов (не менее 50%).

Таким образом, исследование кинетики сорбции иони­ тами из цинкциансодержащих сточных вод с концентра­ цией цианидов ~ 5 0 0 мг/л показало, что цианиды и цинк в основном сорбируются на анионите-и емкость аниони­ та по циану составляет 120 мг/г и по цинку 90— 100 мг/г.

Ю. Ф. БУДЕКА, Т. Л. БРУК-ЛЕВИНСОН, В. А. МОЙЧЕНКО

(ЦНИИ комплексного использования водных ресурсов)

В Л И Я Н И Е Т Е М П Е Р А Т У Р Ы И pH С Р Е Д Ы

Н А К И Н Е Т И К У У Д А Л Е Н И Я Г И П С А И З O B O P O TH O0 J,ZIbfL-B

Л Л Л A Л Л Л A Л Л Л Л Л Л A Л Л Л Л A / V W ‘^ У V ^ A Л Л Л Л Л /W ^ Л W \A Л /V W V V ^ /y ^ Л Л A Л Л Л A Л Л Л Л A Л A Л Л Л /

При обработке известью сульфатсодержащих стоков, например промывных вод травильных отделений, исполь­ зуемых в системах оборотного водоснабжения, в комму­ никациях и сооружениях образуются прочные трудноудаляемые гипсовые отложения. В производственных усло­ виях этот процесс до настоящего времени не регулируют, что существенно осложняет эксплуатацию станций ней­

трализации.

На интенсивность выделения гипса из обработанной воды заметное влияние оказывают многие факторы: тем­ пература и pH среды, состав стока, гидродинамика пото­ ка и т. д. За один цикл движения в оборотной системе температура воды изменяется от 10 до 40 °С, pH среды колеблется от сильно кислой до сильно щелочной, что не может не отразиться на скорости и полноте удаления гипса. Имеющиеся же сведения по кристаллизации гипса при различных температурах и pH относятся к узкому ин­ тервалу их изменения, малочисленны [1, 2] п не позво­ ляют получить полную картину процесса.

В настоящей статье изложены, результаты, системати­

сульфата кальция в нейтрализованной и доведенной дотребуемого значения pH воде находилось в заданных пределах (5300+150;’3400+100 и 2750+50 мг/л). Измё-

нение активной реакции сточной воды, предварительно

нейтрализованной до pH 9 п освобожденной фильтрова­ нием от хлопьев гидроокиси железа, производили до­ бавкой серной кислоты или известкового молока. Дове­ денные до заданного значения pH растворы в герметично закрытых колбах помещались в термостат. Температура в опытах составляла 20, 30, 50, 60 и 70 °С и поддержи­ валась с точностью ±0,25 °С. Величину активной реак­ ции среды определяли pH-метром типа pH-340, количест­ во сульфата кальция по содержанию в растворах: в ще­ лочной среде — сульфат-иона (весовым методом) и в кислой среде — кальция (трплонометрнчески). Кристал­ лизацию сульфата кальция лроводили в статических условиях. Так как в литературе имеются сведения о пло­ хой воспроизводимости результатов при pH 0, то при этом pH проведено по 4—8 параллельных опытов. На­ блюдаемые эффекты получали всегда одного знака при расхождении данных в параллельных опытах<5% . Для остальных режимов повторность составляла 2—4, раз­ брос данных 2—3%.

На рнс. 1 представлены кинетические кривые измене­ ния концентрации сульфата кальция при температурах 20, 50, 70 °С и различных pH. Видно, что с увеличением температуры почти для всех значений pH уменьшается индукционный период кристаллизации, скорость снятия пересыщения резко возрастает, причем при pH 12 и тем­ пературе 70 °С остаточное содержание сульфата кальция в воде ниже предела растворимости при 20 °С, т. е. на­ блюдается уменьшение его растворимости. Полученные результаты хорошо согласуются с общими положениями о кристаллизации малорастворимых солей при повышен­ ных температурах [3].

Своеобразно поведение системы при pH 0. В области умеренных температур (рис. 1, а) наблюдается интен­ сивная кристаллизация; с ростом температуры (рис. 1, б, в) выпадение гипса в осадок резко замедляется (что связано с увеличением его растворимости), система приобретает устойчивость.

В интервале значений pH от 2 до 12 кривые кристал­ лизации имеют четко выраженный индукционный период до температур 50 °С включительно. При температурах 60—70°С индукционный период экспериментально не обнаруживался, основная масса гипса (70—80%) выде­ лялась в течение 2 час.

180

О состоянии системы при различных температурах и pH можно судить по данным рис. 2, на котором пред­ ставлены зависимости остаточного содержания C aS04 в растворах после 6-часового отстаивания. Различный ход кривых объясняется, видимо, неодинаковыми энергети­ ческими затратами на кристаллизацию и меняющейся растворимостью гипса. Из полученных данных видно, что при 20—30°С условия для удаления гипса из воды не­ благоприятные во всем изученном диапазоне значений

Рис. 2. Влияние температуры на содержание сульфата кальция в рас­ творе (после 6 ч а с отстаивания): I — 2 0 °С; 2 — 30; 3 — 50; 4 — 60;

5 — 70 °С

pH. Для температур 60—70 °С остаточное содержание CaSO.| в воде при рН <4 колеблется от 2000 до 5000 мг/л, а в зоне pH от 4,5 до 10 оно практически нечувст­ вительно к реакции среды и находится на уровне 2000— 2300 мг/л, причем эта зона расширяется с ростом темпе­ ратуры. Отмеченное необходимо учитывать при разра­ ботке методов освобождения оборотной воды от гипса и при анализе работы системы оборотного водоснабжения в целом.

182