RU2106310C1 - Method of ion-exchange purification of sewage waters from nonferrous metals - Google Patents
Method of ion-exchange purification of sewage waters from nonferrous metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2106310C1 RU2106310C1 RU94001964A RU94001964A RU2106310C1 RU 2106310 C1 RU2106310 C1 RU 2106310C1 RU 94001964 A RU94001964 A RU 94001964A RU 94001964 A RU94001964 A RU 94001964A RU 2106310 C1 RU2106310 C1 RU 2106310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- ion
- exchange resin
- sorption
- ammonia
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000746 purification Methods 0.000 title abstract description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title abstract description 5
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title abstract 4
- 239000003643 water by type Substances 0.000 title abstract 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 21
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 22
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 21
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 11
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 11
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 11
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 7
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 17
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 abstract 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 7
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод, в частности сточных вод гальванических производств, и может быть использовано на предприятиях машиностроительной, металлургической, электротехнической, электронной и др. промышленности для извлечения цветных металлов с целью возврата их в производство, для организации оборотного водоснабжения, а также для создания систем безотходной технологии, предусматривавшей обезвреживание осадков сточных вод от токсичных компонентов, каковыми являются тяжелые цветные металлы, их утилизацию в виде солей и металлов и повторное использование в производстве. The invention relates to the treatment of industrial wastewater, in particular wastewater of galvanic production, and can be used in enterprises of machine-building, metallurgical, electrical, electronic and other industries for the extraction of non-ferrous metals in order to return them to production, for the organization of recycled water supply, and for the creation of non-waste technology systems that provided for the neutralization of wastewater sludge from toxic components, which are heavy non-ferrous metals, their disposal tion in the form of salts and metals and reuse in production.
В основу изобретения положена техническая задача усовершенствования известных способов ионообменной очистки в соответствии с требованиями сегодняшнего дня, диктующими необходимость удешевления технологии очистки за счет сокращения количества используемых ионитов и реагентов и упрощения аппаратурной реализации способов, а также ускорения процесса очистки и повышения тем самым производительности работы оборудования. Известные способы очистки с использованием ионитов не удовлетворяют одновременно перечисленным требованиям. The basis of the invention is the technical task of improving the known methods of ion exchange purification in accordance with the requirements of today, dictating the need to reduce the cost of purification technology by reducing the number of ion exchangers and reagents and simplifying the hardware implementation of the methods, as well as accelerating the cleaning process and thereby increasing the productivity of the equipment. Known cleaning methods using ion exchangers do not simultaneously satisfy the above requirements.
Известен способ извлечения никеля из сточных вод, включающий последовательное пропускание очищаемого раствора через две колонки: первую со слабокислотным катионитом КБ-4 в натриевой форме и вторую, загруженную смесью сильноосновного анионита АВ-7 в гидроксильной форме [1]. A known method for the extraction of Nickel from wastewater, comprising sequentially passing the purified solution through two columns: the first with weakly acid cation exchange resin KB-4 in sodium form and the second loaded with a mixture of strongly basic anion exchange resin AB-7 in hydroxyl form [1].
Недостатки известного способа ионообменной очистки выражаются в относительной дороговизне процесса очистки и значительных затратах времени, обусловленных необходимостью введения дополнительной технологической операции. Действительно использование слабокислотного катионита в натриевой форме в первой колонке связано с дополнительной обработкой сорбента гидроксидом натрия после его регенерации кислотой с целью извлечения никеля, а во второй колонке, выполняющей функции фильтра смешанного действия, производят доочистку фильтрата. Отсюда дополнительный расход дорогостоящего реагента - гидроксида натрия, сложность аппаратурной реализации, временные затраты на дополнительную обработку сорбента. Все это снижает эффективность широкого использования в промышленности известного способа ионообменной очистки. The disadvantages of the known method of ion-exchange purification are expressed in the relative high cost of the cleaning process and the significant cost of time due to the need for an additional process step. Indeed, the use of weakly acid cation exchange resin in sodium form in the first column is associated with additional processing of the sorbent with sodium hydroxide after its regeneration with acid to extract nickel, and in the second column, which functions as a mixed-action filter, the filtrate is refined. Hence the additional consumption of an expensive reagent - sodium hydroxide, the complexity of the hardware implementation, the time spent on additional processing of the sorbent. All this reduces the effectiveness of widespread use in industry of the known method of ion exchange purification.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ ионообменной очистки сточных вод от никеля, сущность которого заключается в том, что сточную воду пропускают через ионообменные сорбенты с последующей их регенерацией, в качестве которых (сорбентов) используют смесь слабокислого катионита в водородной форме и силльноосновного анионита в гидроксильной форме при соотношении 1:1 по обменной емкости, причем перед регенерацией смесь ионитов разделяют путем подачи воды противотоком со скоростью 3,9•10-1 < U < 1,1 см/с и регенерируют раздельно [2] . Названный способ выбран прототипом заявляемого как совпадающий с ним по максимальному количеству признаков.The closest to the proposed method according to the technical essence and the achieved result is a method of ion-exchange wastewater treatment from nickel, the essence of which is that the wastewater is passed through ion-exchange sorbents with their subsequent regeneration, which (sorbents) use a mixture of weakly acid cation exchange resin in hydrogen form and strongly basic anion exchange resin in hydroxyl form at a ratio of 1: 1 in exchange capacity, moreover, before regeneration, the mixture of ion exchangers is separated by supplying water countercurrently with
По способу-прототипу получены несколько лучшие результаты в отношении удешевления и ускорения технологического процесса за счет использования в качестве ионообменных сорбентов смеси слабокислотного катионита в водородной форме и сильноосновного анионита в гидроксильной форме, что позволило исключить стадию перевода слабокислотного катионита в натриевую форму, уменьшить количество используемых ионитов и реагентов, сократить число ионообменных колонок и время очистки. Однако возможности способа-прототипа по улучшению его технико-экономических показателей использованы не в полной мере. Действительно по способу-прототипу предусмотрена раздельная регенерация ионитов, требующая введения дополнительной операции разделения смеси ионитов путем подачи воды противотоком с определенной скоростью, обеспечивающей полное разделение слоя ионитов на катионит и анионит и предотвращающей унос их с потоком воды. Налицо дополнительный расход очищенной воды на разделение ионитов, использование наряду с катионитом дорогостоящего анионита, затраты на очистку воды и регенерацию анионита, дополнительный расход электроэнергии на прокачивание воды с определенной скоростью и, как следствие, удорожание процесса очистки, что является недостатком известного способа. Отмеченный недостаток усугубляется тем, что в процессе разделения ионитов подачей воды в противотоке имеет место принудительное механическое контактирование ионитов друг с другом и, как следствие, их истирание, приводящее к потерям дорогостоящих ионитов и необходимости периодического пополнения ими ионообменной колонки. Кроме того, хотя по известному способу требуется лишь одна ионообменная колонка, но в конструкции последней должны быть предусмотрены технические средства, обеспечивающие процесс разделения ионитов перед регенерацией (дополнительные насос, запорная арматура, трубопроводы, емкости для сбора сорбентов и регенерирующих растворов), что усложняет аппаратурную реализацию известного способа и также удорожает процесс очистки. According to the prototype method, somewhat better results were obtained in terms of cheaper and faster process due to the use of a mixture of weakly acidic cation exchanger in hydrogen form and strongly basic anion exchanger in hydroxyl form as ion exchange sorbents, which made it possible to exclude the stage of conversion of weakly acid cation exchanger to sodium form, reduce the amount of ion exchangers used and reagents, reduce the number of ion exchange columns and cleaning time. However, the capabilities of the prototype method to improve its technical and economic indicators are not fully used. Indeed, the prototype method provides for separate regeneration of ion exchangers, requiring the introduction of an additional operation of separating a mixture of ion exchangers by supplying water countercurrently at a certain speed, which ensures complete separation of the layer of ion exchangers into cation exchange resin and anion exchange resin and preventing their entrainment with the water stream. There is an additional consumption of purified water for the separation of ion exchangers, the use of expensive anion exchange resin along with cation exchange resin, the costs of water treatment and regeneration of anion exchange resin, the additional energy consumption for pumping water at a certain speed and, as a result, the cost of the cleaning process, which is a disadvantage of the known method. The noted drawback is aggravated by the fact that during the separation of ion exchangers by supplying water in countercurrent there is a forced mechanical contact of the ion exchangers with each other and, as a result, their abrasion, leading to the loss of expensive ion exchangers and the need for periodic replenishment of the ion exchange column by them. In addition, although according to the known method, only one ion-exchange column is required, the design of the latter should include technical means that ensure the separation of ion exchangers before regeneration (additional pump, shutoff valves, pipelines, containers for collecting sorbents and regenerating solutions), which complicates the hardware the implementation of the known method and also increases the cost of the cleaning process.
Целью изобретения является устранение отмеченного недостатка, а именно получение технического результата, заключающегося в исключении в способе-прототипе операции разделения смеси ионитов перед регенерацией и повышении тем самым экономичности процесса очистки за счет сокращения расхода воды, используемой для разделения ионитов, и снижения затрат на ее очистку, электроэнергии, исключении из технологического процесса одного типа сорбента - анионита, повышении износостойкости сорбента, упрощении аппаратурной реализации. The aim of the invention is to eliminate the noted drawback, namely obtaining a technical result, which consists in the exclusion in the prototype method of the operation of separating a mixture of ion exchangers before regeneration and thereby increasing the efficiency of the cleaning process by reducing the flow of water used to separate the ion exchangers and reducing the cost of cleaning it , electricity, the exclusion from the process of one type of sorbent - anion exchange resin, increasing the wear resistance of the sorbent, simplifying the hardware implementation.
Указанный технической результат достигается тем, что по способу ионообменной очистки сточных вод от цветных металлов путем сорбции их на ионите, включающему операции пропускания очищаемого раствора через сорбционную колонку, заполненную карбоксильным катионитом в водородной форме, и последующей регенерации катионита кислотой, согласно изобретению очищаемый раствор предварительно смешивают с раствором аммиака до значения pH 10,5 - 11, отделяют обработанный раствор от выпавших в осадок гидроксидов, верхнюю часть сорбционной колонки заполняют раствором на 1/3 - 1/4 высоты слоя катионита, осуществляют выдержку раствора в контакте с катионитом в течение 30 - 45 мин, после чего в проточном режиме из раствора извлекают ионы цветных металлов сорбцией их на катионите и производят регенерацию катионита. The technical result is achieved by the fact that according to the method of ion-exchange wastewater treatment from non-ferrous metals by sorption on ion exchange resin, including the operation of passing the solution to be purified through a sorption column filled with carboxylic cation exchange resin in hydrogen form, and subsequent regeneration of the cation exchange resin with acid, according to the invention, the solution to be purified is pre-mixed with a solution of ammonia to a pH value of 10.5 - 11, the treated solution is separated from the precipitated hydroxides, the upper part of the sorption column is filled They remove the solution at 1/3 - 1/4 of the height of the cation exchanger layer, hold the solution in contact with the cation exchanger for 30 - 45 min, after which non-ferrous metal ions are extracted from the solution by sorption on the cation exchanger and regenerate the cation exchanger.
Введение в очищаемый раствор раствора аммиака до значения pH 10,5 - 11 позволяет создать аммиачную среду с избыточным содержанием NH4OH, в которой происходит разделение содержащихся в элюатах ионов цветных металлов на две группы: ионы цветных металлов (Me) одной группы (Cu2+, Zn2+, Cd2+, Ni2+) образуют растворимые аммиачные комплексы типа [Me(NH3)4]2+, а ионы металлов другой группы (Fe3+, Ca2+ и Mg2+) образуют выпадающие в осадок гидроксиды, что создает предпосылки для осуществления первичной грубой очистки раствора от ионов щелочноземельных металлов и железа и упрощения процесса извлечения ионов цветных металлов первой группы. Указанный диапазон значений pH оптимален с точки зрения полного разделения ионов цветных металлов с образованием растворимых и нерастворимых соединений. При pH меньше 10,5 не происходит полного осаждения гидроксидов в осадок, а при pH больше 11 наблюдается неполное образование растворимых комплексных соединений, что затрудняет их полное извлечение из раствора. Кроме того, при указанных значениях pH раствор характеризуется избыточным содержанием NH4OH, которое создает предпосылки для перевода карбоксильного катионита в аммонийную форму при контакте раствора с катионитом.The introduction of an ammonia solution into the solution to be purified to a pH value of 10.5 - 11 allows you to create an ammonia medium with an excess of NH 4 OH, in which the non-ferrous metal ions contained in the eluates are divided into two groups: non-ferrous metal ions (Me) of one group (Cu 2 + , Zn 2+ , Cd 2+ , Ni 2+ ) form soluble ammonia complexes of the type [Me (NH 3 ) 4 ] 2+ , and metal ions of the other group (Fe 3+ , Ca 2+ and Mg 2+ ) form precipitating hydroxides are precipitated, which creates the prerequisites for the implementation of primary rough cleaning of the solution from alkaline earth metal ions and jelly for and simplifying the process of extraction of non-ferrous metal ions of the first group. The specified range of pH values is optimal from the point of view of complete separation of non-ferrous metal ions with the formation of soluble and insoluble compounds. At a pH of less than 10.5, hydroxides do not completely precipitate into a precipitate, and at a pH of more than 11, incomplete formation of soluble complex compounds is observed, which makes it difficult to completely remove them from solution. In addition, at the indicated pH values, the solution is characterized by an excess of NH 4 OH, which creates the prerequisites for the conversion of the carboxyl cation exchanger into the ammonium form upon contact of the solution with cation exchanger.
Введение операции отделения обработанного аммиаком раствора от выпавших в осадок гидроксидов позволяет осуществить первичную механическую очистку раствора от осадка гидроксидов, образованных ионами металлов Fe3+,Ca2+ и Mg2+, в результате чего в растворе остаются растворимые комплексы типа [Me(NH3)4] 2+, то есть аммиачные ионы цветных металлов, способные вступать в ионный обмен с карбоксильным катионитом. Заполнение верхней части сорбционной колонки раствором с избыточным содержанием NH4OH на высоту 1/3 - 1/4 высоты слоя катионита обеспечивает предпосылки для перевода катионита из водородной формы в аммонийную в процессе контактирования раствора с катионитом, причем при меньших значениях (< 1/4) количества раствора может оказаться недостаточным для формирования сорбционного слоя катионита, а при больших (> 1/3) возникает опасность проскока комплексных ионов цветных металлов в фильтрат.The introduction of the operation of separating the solution treated with ammonia from precipitated hydroxides allows the primary mechanical purification of the solution from the precipitate of hydroxides formed by metal ions Fe 3+ , Ca 2+ and Mg 2+ , as a result of which soluble complexes of the type [Me (NH 3 ) 4 ] 2+ , that is, ammonia ions of non-ferrous metals, capable of entering into ion exchange with carboxyl cation exchange resin. Filling the upper part of the sorption column with a solution with excess NH 4 OH content to a height of 1/3 - 1/4 of the height of the cation exchanger layer provides the prerequisites for the conversion of cation exchanger from the hydrogen form to the ammonium form in the process of contacting the solution with cation exchanger, and at lower values (<1/4 ) the amount of solution may be insufficient for the formation of a sorption layer of cation exchanger, and at large (> 1/3) there is a danger of leakage of complex non-ferrous metal ions into the filtrate.
Выдержка отделенного от осадка гидроксидов раствора с избыточным содержанием NH4OH в контакте с карбоксильным катионитом в водородной форме в течение 30 - 45 мин позволяет осуществить перевод катионита из водородной формы в аммонийную в соответствии с реакцией обмена
RH + NH4OH RH+NH4OH_ _ → RNH4+H2O RNH4 + H2O,
причем указанный временной интервал оптимален с точки зрения перевода слоя катионита в аммонийную форму, способную осуществлять сорбцию ионов цветных металлов в соответствии с реакцией обмена
2RNH4+Me(NH3)
где
R - условное обозначение карбоксильного катионита, например, смолы КБ-2, имеющей следующую структурную формулу в закомплексованном виде:
где
ДВБ - дивинилбензол (сшивающий агент).Exposure of the solution separated from the hydroxide precipitate with an excess of NH 4 OH in contact with the carboxyl cation exchanger in the hydrogen form for 30–45 min allows the conversion of the cation exchanger from the hydrogen form to ammonium in accordance with the exchange reaction
RH + NH 4 OH RH + NH 4 OH_ _ → RNH 4 + H 2 O RNH 4 + H 2 O,
moreover, the specified time interval is optimal from the point of view of the conversion of the cation exchanger layer into an ammonium form capable of sorption of non-ferrous metal ions in accordance with the exchange reaction
2RNH 4 + Me (NH 3 )
Where
R is the symbol of the carboxyl cation exchanger, for example, resin KB-2, having the following structural formula in a complex form:
Where
DVB - divinylbenzene (crosslinking agent).
Оптимальный диапазон временной выдержки раствора в контакте с катионитом установлен экспериментально по кинетике процесса обмена. Данные представлены в таблице 1. The optimal range of time exposure of the solution in contact with cation exchanger was established experimentally by the kinetics of the exchange process. The data are presented in table 1.
Таким образом, предварительная обработка сточных вод раствором аммиака и последующая выдержка аммиачного раствора в контакте с карбоксильным катионитом в водородной форме дают возможность перевести катионит в аммонийную форму, способную в проточном режиме селективно обменивать комплексные ионы цветных металлов. При этом в отличие от способа-прототипа используется сорбционная колонка простейшей конструкции, а в качестве ионообменного сорбента применяется лишь катионит, в то время как в способе-прототипе - смесь катионита с анионитом, требующая их раздельной регенерации. Thus, pretreatment of wastewater with an ammonia solution and subsequent exposure of the ammonia solution in contact with the carboxyl cation exchanger in hydrogen form make it possible to convert the cation exchanger into an ammonium form capable of selectively exchanging complex non-ferrous metal ions in a flow mode. In this case, in contrast to the prototype method, a sorption column of the simplest design is used, and only cation exchange resin is used as an ion-exchange sorbent, while in the prototype method a mixture of cation exchange resin with anion exchange resin, requiring their separate regeneration.
В таблице 2 представлены данные эксперимента, иллюстрирующего процесс сорбции ионов цветных металлов из аммиачных растворов с выдержкой раствора в контакте с катионитом в течение 40 мин и без выдержки (на примере сорбции меди на катионите КБ-2), для чего определялась концентрация ионов меди в фильтрате. Table 2 presents the experimental data illustrating the process of sorption of non-ferrous metal ions from ammonia solutions with exposure of the solution in contact with cation exchange resin for 40 minutes and without exposure (using copper sorption on cation exchange resin KB-2 as an example), for which the concentration of copper ions in the filtrate was determined .
Как видно из таблицы, без выдержки обработанного раствора в контакте с катионитом уже в самом начале стадии очистки происходит проскок ионов меди в фильтрат, в результате чего концентрирование и очистка раствора невозможны. As can be seen from the table, without exposure to the treated solution in contact with the cation exchange resin, copper ions slip into the filtrate at the very beginning of the purification stage, as a result of which concentration and purification of the solution are impossible.
Реализация способа ионообменной очистки сточных вод от цветных металлов рассмотрена на примере извлечения меди из промывных вод после процесса травления деталей из медных сплавов. Данные промывные воды содержат до 400 мг/л солей меди, а также кислоты, преимущественно серную, при pH 2. The implementation of the method of ion-exchange wastewater treatment from non-ferrous metals is considered on the example of the extraction of copper from the wash water after the process of etching parts from copper alloys. These washings contain up to 400 mg / l of copper salts, as well as acids, mainly sulfuric, at
В сорбционную колонку типа B8M3.387.140-01 диаметром 0,8 м загружают карбоксильный катионит в водородной форме КБ-2 (или КБ-4П-2). Высота слоя загрузки катионитом 2 м. Промывные воды после процесса травления накапливают в емкостях (отстойниках). Перед их очисткой осуществляют обработку промывных вод раствором аммиака до значения pH 11. В рассматриваемом примере реализации на 2,5 м3/ч промывных вод требуется около 52 л раствора аммиака 25%-ной концентрации. При этом образуется раствор с избыточным содержанием NH4OH, в котором происходит образование растворимых аммиачных комплексов Cu(NH3)
RH + NH4OH RH+NH4OH _→ RNH4+H2O, RNH4 + H2O,
в результате которой катионит переходит из водородной формы в аммонийную. Через 40 мин верхний слой катионита приобретает способность сорбировать ионы меди из раствора. По окончании выдержки раствора в контакте с катионитом включают средства подачи раствора через сорбционную колонку. При этом происходит ионный обмен по реакции
2RNH4+Cu(NH3)
в результате которой происходит сорбция комплексообразования меди на катионите, переведенном из водородной формы в аммонийную. Отработанный катионит регенерируют серной кислотой с целью выделения сульфата меди (CuSO4) до концентрации 250 г/л и последующего использования в производстве. Металлическую медь получают из регенератора электролитическим путем.In a sorption column of type B8M3.387.140-01 with a diameter of 0.8 m, the carboxyl cation exchange resin in the hydrogen form KB-2 (or KB-4P-2) is loaded. The height of the cation exchanger loading layer is 2 m. The washing water after the etching process is accumulated in tanks (sumps). Before they are cleaned, the washing water is treated with an ammonia solution to a pH value of 11. In the present example of implementation, about 52 l of an ammonia solution of 25% concentration is required for 2.5 m 3 / h of washing water. In this case, a solution is formed with an excessive content of NH 4 OH, in which the formation of soluble ammonia complexes Cu (NH 3 )
RH + NH 4 OH RH + NH 4 OH _ → RNH 4 + H 2 O, RNH 4 + H 2 O,
as a result of which the cation exchanger passes from the hydrogen form to the ammonium form. After 40 minutes, the upper layer of cation exchange resin acquires the ability to sorb copper ions from solution. At the end of the exposure of the solution in contact with the cation exchange resin, means for supplying the solution through the sorption column are included. When this occurs, ion exchange by reaction
2RNH 4 + Cu (NH 3 )
as a result of which sorption of complexation of copper occurs on cation exchange resin transferred from the hydrogen form to the ammonium form. The spent cation exchange resin is regenerated with sulfuric acid in order to isolate copper sulfate (CuSO 4 ) to a concentration of 250 g / l and subsequent use in production. Copper metal is obtained from the regenerator by electrolysis.
На базе предложенного способа разработана технология очистки медьсодержащих сточных вод гальванического производства тираспольского ПО "Электроаппарат". Based on the proposed method, a technology has been developed for the purification of copper-containing wastewater from the galvanic production of Tiraspol Production Association Elektroapparat.
Универсальность предложенного способа подтверждается данными таблицы 3, в которой приведены результаты по извлечению никеля, меди и цинка. The versatility of the proposed method is confirmed by the data of table 3, which shows the results for the extraction of Nickel, copper and zinc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94001964A RU2106310C1 (en) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Method of ion-exchange purification of sewage waters from nonferrous metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94001964A RU2106310C1 (en) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Method of ion-exchange purification of sewage waters from nonferrous metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94001964A RU94001964A (en) | 1995-07-27 |
| RU2106310C1 true RU2106310C1 (en) | 1998-03-10 |
Family
ID=20151645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94001964A RU2106310C1 (en) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Method of ion-exchange purification of sewage waters from nonferrous metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2106310C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161136C1 (en) * | 1999-12-14 | 2000-12-27 | Волгоградский государственный технический университет | Method of metal ions recovery from solutions |
| RU2340561C2 (en) * | 2007-01-09 | 2008-12-10 | Игорь Олегович Новиков | Device for sewage water purification from heavy metals by means of ionechange filters |
| RU2466101C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Method for ion-exchange separation of copper (ii) and nickel (ii) ions |
| RU2837416C1 (en) * | 2024-03-22 | 2025-03-31 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of treating acid mine water from metals |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1738758A1 (en) * | 1990-08-22 | 1992-06-07 | Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского | Ion-exchange method of cleaning sewage from nickel |
-
1994
- 1994-01-21 RU RU94001964A patent/RU2106310C1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1738758A1 (en) * | 1990-08-22 | 1992-06-07 | Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского | Ion-exchange method of cleaning sewage from nickel |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Скворцов Н.Г., Колосова Г.М., Кумина Д.М. Ионообменная установка для очистки промывных вод ванн никелирования. - Химия и технология воды, 1989, т.11, N 6, стр.536-538. 2. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161136C1 (en) * | 1999-12-14 | 2000-12-27 | Волгоградский государственный технический университет | Method of metal ions recovery from solutions |
| RU2340561C2 (en) * | 2007-01-09 | 2008-12-10 | Игорь Олегович Новиков | Device for sewage water purification from heavy metals by means of ionechange filters |
| RU2466101C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Method for ion-exchange separation of copper (ii) and nickel (ii) ions |
| RU2837416C1 (en) * | 2024-03-22 | 2025-03-31 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of treating acid mine water from metals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101433960B1 (en) | Hybrid process using ion exchange resins in the selective recovery of nickel and cobalt from leaching effluents | |
| Peters et al. | Evaluation of recent treatment techniques for removal of heavy metals from industrial wastewaters | |
| US4014787A (en) | Wastewater treatment | |
| US4664810A (en) | Method of separating heavy metals from complex-forming substances of aminocarboxylic acid type, or salts thereof in aqueous solutions | |
| Fane et al. | Metal recovery from wastewater using membranes | |
| US4009101A (en) | Recycle treatment of waste water from nickel plating | |
| US2628165A (en) | Process of preventing pollution of streams | |
| US5178746A (en) | Method for purification of trivalent chromium electroplating baths | |
| JP5540574B2 (en) | Metal recovery method | |
| RU2106310C1 (en) | Method of ion-exchange purification of sewage waters from nonferrous metals | |
| US4317804A (en) | Process for the selective removal of ferric ion from an aqueous solution containing ferric and other metal ions | |
| CN100354215C (en) | Zero-discharge reclamation method of electroplating wastewater and apparatus thereof | |
| US4269716A (en) | Ion exchange separation method | |
| US4770788A (en) | Process for removing metal complexes from waste solutions | |
| US4744825A (en) | Removal and recovery of silver from waste stream | |
| US4049772A (en) | Process for the recovery of chromic acid solution from waste water containing chromate ions | |
| JPH11235595A (en) | Treatment of boron-containing waste water | |
| US6692628B2 (en) | Process to remove ferric iron impurities from an acidic aqueous solution used in the electro-winning of copper | |
| JP3632226B2 (en) | Method for treating metal-containing wastewater | |
| Chanda et al. | Removal and recovery of thiocyanate by ligand sorption on polymer-bound ferric ion | |
| JPH11207365A (en) | Treatment of selenium-containing waste water | |
| USH1661H (en) | Ion exchange removal of cations under chelating/complexing conditions | |
| GB2292378A (en) | Effluent treatment | |
| JPS60225689A (en) | Treatment of waste boric acid solution | |
| CN221988258U (en) | Ammonia copper waste liquid treatment system |