ООО "КОМПЕНС"
Напишите нам: zakaz@kompens.ru
Звоните: +7(499) 938-56-00

Извлечение солей тяжелых металлов

Несмотря на некоторый спад промышленного производства в России за последние десятилетия, загрязнения водных источников тяжелыми металлами имеют тенденцию к увеличению как числа компонентов-загрязнителей, так и их концентраций в воде водо­источников.

В таблице обобщены основные токсичные и нормативные характеристики наи­более распространенных металлов в водотоках и водоемах.

Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов

Показатель

СанПиН 2.1.4.1074-01

Обобщенный перечень ПДК и ОБУВ

Алюминий (А13+)

0,5

0,04

Бериллий (Ве2+)

0,0002

0,003

Железо (Fe2+)

0,3

0,1

Марганец (Мп2+)

од

0,01

Кобальт (Со2+)

од

0,01

Медь (Си2+)

1,0

0,001

Молибден (Мо2+)

0,25

0,0012

Мышьяк (As3+, As5+)

0,05

0,05

Свинец (Pb2+)

0,03

0,01

Никель (Ni2+)

0,1

0,01

Селен (Se6+)

0,01

0,0016

Стронций (Sr2+)

7

10

Цинк (Zn2+)

5

0,01

Хром (Сr6+)

0,05

0,02

Некоторые результаты токсикологических исследований воздействия растворен­ных в воде тяжелых металлов на людей и животных по литературным данным представ­лены в следующей таблице.

Показатель

Токсикологическая характеристика воздействия тяжелых металлов

Алюминий

Отличается незначительным токсическим действием. Многие его раство­римые в воде органические соединения могут оказывать вредное воздей­ствие на человека и теплокровных животных через питьевую воду

Бериллий

При повышенном содержании в воде оказывает острое токсическое и ку­мулятивное действие

Железо

Соединения железа для людей и теплокровных животных при введении внутрь малотоксичны

Марганец

Для водных организмов малотоксичен. Наиболее токсичен хлорид марганца

Медь

Смертельная доза для человека составляет 10 г/кг, доза 60-100 мг/кг вы­зывает тошноту, рвоту, гастроэнтерит.

Молибден

В повышенных концентрациях вреден. С этим связано, в частности, забо­левание подагрой. При избытке молибдена нарушается обмен веществ

Мышьяк

Соединения отличаются значительной токсичностью для человека, оказы­вают токсическое воздействие на людей при длительном поступлении в организм, опасной является концентрация 0,05 мг/л. Мышьяк способен к кумуляции в организме, его относят к канцерогенным веществам

Свинец

Является синергистом и увеличивает токсичность других металлов, при концентрации 0,042-1,0 мг/л наблюдались случаи хронического отравле­ния людей

Селен

Отличается высокой токсичностью для людей и теплокровных животных, способен кумулироваться в организме. Минимальная смертельная доза селена для человека - 2-Л мг/кг массы. При действии на кожу вызывает дерматит и ожоги. Токсичен для теплокровных животных при концентра­ции в питьевой воде 0,05 мг/л

Стронций

При поступлении в организм в больших дозах оказывает общетоксиче­ское действие, главным образом как нервный и мышечный яд. Безвредной считается концентрация стронция 2,8 мг/л

Цинк

Цинк и его соединения малотоксичны для людей и теплокровных живот­ных при поступлении в организм с пищей и питьевой водой. Концентра­ция его в питьевой воде 11,2-26,6 мг/л переносится людьми без всякого вреда для здоровья

Хром

Соединения хрома оказывают на организм общетоксическое, раздражаю­щее, кумулятивное, аллергенное, концерогенное и мутагенное действие

Никель

Соединения малотоксичны. По данным смертельная доза для теплокров­ных составляет 34 мг/кг массы. Никель способен вызывать аллергические реакции, всасываться кожей и оказывать общетоксическое действие

Большинство тяжелых металлов растворимы в кислых и в меньшей степени в ней­тральных водах, о чем свидетельствуют данные таблицы следующей.

Процесс очистки воды от тяжелых металлов складывается из двух процессов: свя­зывания ионов тяжелых металлов в труднорастворимые соединения и выделения труд­норастворимых соединений в осадок.

При осаждении гидроксидов тяжелых металлов их коагуляция происходит в ряде случаев при действии избытка щелочного реагента, причем известь обладает лучшим флокулирующим действием по сравнению с содой и едким натрием. Также эффективна обработка воды неорганическими коагулянтами. Для ускорения процесса флокуляции используются синтетические флокулянты, являющиеся высокомолекулярными органическими соединениями. Наибольшее применение нашел полиакриламид (ПАА). Добав­ка ПАА в количестве до 0,1% от массы сухого вещества увеличивает скорость выпаде­ния осадков гидроксидов ряда металлов в 2-3 раза.

Величины pH осаждения гидроксидов металлов

Вид катиона

Начало осаждения при исходной концентрации осаждаемого иона 0,01М

Полное осаждение

Железо (II)

7,5

9,7

Железо (III)

2,3

Цинк

6,4

8,0

Хром (III)

4,9

6,8

Никель

7,7

9,5

Алюминий

4,0

5,2

Кадмий

8,2

9,7

Образование нерастворимых гидроксидов металлов идет по схемам:

Ме2+ + 20Н Ме(ОН)2;

Ме3+ + ЗОН Ме(ОН)3.

При осаждении гидроксидов тяжелых металлов образуется большой объем шлама. Для отделения его применяют различной конструкции отстойники. Длительность отста­ивания рекомендуется от 2 до 6 часов. Шлам из отстойника после предварительного уп­лотнения рекомендуется направлять на обезвоживание.

Для удаления из сточных вод ионов тяжелых металлов применяются гальванохимический и ионообменный методы. Перспективным является применение органических серосодержащих веществ типа тиокарбаматов, которые образуют с ионами тяжелых ме­таллов практически нерастворимые высокомолекулярные соединения и позволяют сни­зить их концентрацию на 75-95% при дозах 3-5 мг/мг.

Степень удаления селена обычной коагуляцией зависит от состояния его окисле­ния, исходной концентрации, типа и дозы коагулянта. При оптимальных условиях коа­гуляции эффект удаления селена (IV) составлял 80%. Исследования в основном пока­зали, что сульфат железа более эффективен, чем сульфат алюминия, а в целом эффек­тивность процесса определяется pH. Максимальное удаление селена (70-80%) достига­лось при обработке воды с pH 6-7.

Коагуляция сернокислым алюминием дозами, обычно применяемыми для обработ­ки мутных поверхностных вод, обеспечивает получение воды с содержанием Se(IV) на уровне ПДК только в том случае, если в исходной воде его концентрация лишь незначи­тельно превышает ПДК.

Без подщелачивания одним сернистым натрием даже при трехкратном его избытке ПДК цинка для сброса в поверхностные воды рыбохозяйственного назначения добить­ся не удается, хотя уровень снижения обеспечивает питьевой стандарт. Для достижения ПДК Zn, равного 0,01 мг/л, применяются методы ионного обмена с использованием ка­тионитов селективного по отношению к Zn действия.

Исследована возможность использования ракушечника для извлечения ионов ме­ди, кобальта и никеля из модельных растворов, приготовленных из сернокислых солей этих металлов. Содержание ионов этих металлов изменялось от 4 до 4000 мг/л для ио­нов меди и до 100 мг/л для ионов кобальта и никеля. Количество ракушечника в опытах составляло 2-10 мас. % независимо от концентрации ионов металлов в растворе, что со­ответствовало изменению соотношения «твердое вещество - жидкость» от 1:50 до 1:10. Оптимальное время контакта ракушечника и раствора не превышало 15-30 мин. Наи­лучшее удаление ионов металла из водного раствора отмечалось при размере частиц ра­кушечника 0,25-0,5 мм.

При обработке воды сульфатом алюминия с дозой 10 мг/л, а извести - 5 мг/л содер­жание никеля в воде уменьшается до 0,1 мг/л. При этом концентрация остаточного алю­миния составляет 0,2 мг/л, цветность воды снижается до 1 град. Скорость фильтрования при нормальном режиме работы фильтров 6,65 м/ч, при форсированном - 8 м/ч.

В водоочистной практике свинец удаляют в виде труднорастворимых соединений: гидроксида РЬ(ОН)2 действием гидроксида натрия или кальция; карбоната РЬС03 дей­ствием карбоната натрия; фосфата РЬ3(Р04)2 действием тризамещенного фосфата на­трия; основного карбоната РЬ3(С03)2(0Н)2 действием смеси гидроксида натрия и карбо­ната натрия. Для удаления из воды свинца применяют коагуляцию сернокислым алюми­нием и железосодержащим коагулянтом; умягчение известью; ионный обмен на катио­ните и анионите; обработку активной окисью алюминия или активированным углем (порошкообразным или активированным). Обратный осмос и электродиализ обеспечи­вают очистку воды от свинца на 70-90%.

Наиболее дешевым способом удаления свинца из воды является фильтрование ее через слой известняка, мела или мрамора. При высоте слоя доломита 1 м и скорости фильтрования 5 м/ч степень очистки от РЬ2+ достигает 90%.

Мышьяк в подземных водах может появляться в результате смыва дождями мышь­яковистых ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве для борьбы с вредителя­ми растений, и фильтрации поверхностного стока в грунт. Основными способами уда­ления небольших количеств мышьяка из воды является коагулирование солями алюми­ния и железа с введением в смеситель воздуха, отстаивания и фильтрования через за­грузку кварцевых, а затем угольных фильтров. Эффективность очистки солями железа выше, чем солями алюминия, и составляет соответственно 99 и 90%. Для этих целей ис­пользуют также гидроксид магния и извести в сочетании с порошкообразным активиро­ванным углем. Основную роль удаления мышьяка в этом случае отводят сорбции его ги­дроксидом магния при pH - 11,5. Последующее удаление мышьяка осуществляют от­стаиванием, фильтрованием и рекарбонизацией.

Известны положительные результаты испытаний технологии, основанной на мето­де фильтрования воды через загрузку из оксида алюминия. Загрузка размещается в на­порных параллельно работающих фильтрах. Высота рабочего слоя загрузки составляет 1,02 м. Необходимое время контакта воды >20 мин. Эффект очистки 90%. При скоро­сти фильтрования до 1,0 м/ч длительность фильтроцикла при эффекте очистки до 90% может достигать более месяца без регенерации загрузки.

Относительно новая технология удаления мышьяка основана на селективном свя­зывании его с полимерным реагентом с последующим отделением реагента мембран­ным фильтрованием.

В заключение отметим, что методы удаления из воды солей тяжелых металлов но­сят узкую направленность. Недостаточно изучено влияние совместного их присутствия с другими ингредиентами. Первостепенным при выборе водоочистной технологии яв­ляются концентрации ингредиентов в исходной воде.

Вернуться к списку

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Искрогаситель ИГС-55
Искрогаситель ИГС-115
Искрогаситель ИГС-45 
Искрогаситель ИГС-120
Искрогаситель ИГС-65
Искрогаситель ИГС-130
Искрогаситель ИГС-80
Искрогасители на дымоход
Сильфонный компенсатор ГОСТ
Уровнемеры для резервуаров
Уровнемеры для емкостей
Подбор сильфонных компенсаторов
Установка сильфонных компенсаторов
Предварительная растяжка сильфонных компенсаторов
Производство сильфонных компенсаторов