Сибирский федеральный университет

Перевод названия: USE OF METALLURGICAL WASTE WHEN DECONTAMINATING WASTEWATER AT ELECTROPLATING MACHINE BUILDING ENTERPRISES

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2017

Идентификатор DOI: 10.21285/1814-3520-2017-3-133-144

Ключевые слова: сточные воды, гальваническое производство, извлечение ионов Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni, 2+, металлургический шлак, термограммы, wastewater, electroplating production, extraction of ions Cr6+, metallurgical slag, thermogram

Аннотация: ЦЕЛЬ. В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований процесса извлечения компонентов - ионов Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+ , из сточных вод гальванических производств при использовании раствора, полученного из гранулированного металлургического шлака, а также данные по изучению состава образующегося осадка. Цель исследования - изучение процесса извлечения компонентов - ионов Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, из стоков, содержащих ионы цветных и тяжелых металлов, при применении раствора смешанного коагулянта, полученного из гранулированного шлака, что является актуальным, так как позволяет решать проблемы снижения техногенного воздействия на окружающую природную среду. МЕТОДЫ. Концентрация ионов, перешедших в раствор при обработке шлака серной кислотой, была определена с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой ICAP-6500. Концентрацию ионов Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+ определяли на атомно-абсорбционном спектрометре 3300 производства фирмы Perkin-Elmer с пламенным атомизатором. Анализ химического состава осадка был выполнен термогравиметрическим методом на приборе NETZSCHSTA 449F1 в режиме ДСК-ТГ, в атмосфере АZ, в диапазоне 30/20.0 (К/мин)/1000, при использовании программного обеспечения NETZSCH Proteus. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Для получения математической модели и выявления оптимальных режимов извлечения ионов хрома при реагентной обработке смешанным коагулянтом хромсодержащих стоков был проведен плановый эксперимент по методу Бокса - Хантера. Графические интерпретации в виде поверхностей для регулирования процесса извлечения ионов Cr6+, с учетом технико-экономических показателей, были сделаны в программе Mathcad. Учитывая, что на предприятиях в гальваническом производстве образуются стоки, содержащие также ионы Cu2+, Zn2+, Ni2+, была изучена возможность их совместной обработки с хромстоками с использованием раствора, полученного из гранулированного шлака металлургического производства. В ходе исследований была проведена сравнительная оценка эффективности процесса извлечения компонентов - ионов Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, при различных условиях обработки. Были исследованы свойства и состав осадка, образующегося после обработки сточных вод, содержащих ионы Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, раствором реагента, полученным из гранулированного металлургического шлака для разработки технологии его утилизации. ВЫВОДЫ. Установлено, что для технологического процесса извлечения ионов хрома смешанным коагулянтом, полученным из металлургического шлака, оптимальными условиями являются: величина pH = 2,5, доза реагента = 7,3 г на 1 г шестивалентного хрома, что в 1,6 раз меньше по сравнению с товарным реагентом FeSO4. Выявлено, что наибольший эффект извлечения компонентов - Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, достигается при следующих условиях проведения процесса обработки сточных вод: pH=2,08 с последующей корректировкой величины до 8,04; доза реагента = 546 мг/дм3 при концентрации компонентов, мг/дм3: Cr6+ - 120; Cu2+ - 84; Zn2 + - 10; Ni2+ - 12; время протекания реакции - 10 мин, при аэрации в течение 30 мин. Анализ химического состава осадка показал содержание различных форм железа (Fe2O3, FeO·Fe2O3, FeOOH) и алюминия (Al2O3•H2O), которые имеют более высокую внутреннюю и поверхностную энергию и, следовательно, сорбционную способность для осуществления глубокого извлечения компонентов из сточных вод. PURPOSE. The paper presents the results of experimental studies of extraction of ions Cr6 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 + from wastewater of electroplating industries using a solution of granulated slag as well as data on the composition of the generated slag. The research aims to study extracting ions Cr6 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 + from wastewater containing ions of non-ferrous and heavy metals using the solution of granulated slag. It allows to solve the problem of reducing technogenic impact on the environment. METHODS. The concentration of ions transformed into the solution when processing slag with sulfuric acid, was determined using an atomic emission spectrometer with an inductively coupled plasma ICAP-6500. The concentration of ions Cr6 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 + was determined using an atomic absorption spectrometer 3300 Perkin-Elmer with a flame atomizer. The chemical composition of the sludge was analyzed using a thermal gravimetric method with NETZSCH STA 449F1 in mode DSC-TG, in atmosphere AZ, in range 30/20.0 (K / min) / 1000 using NETZSCH Proteus software. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. To generate a mathematical model and identify the optimal conditions of extraction of chromic ions during the reactant treatment of chromic wastewater with mixed coagulant a planned experiment according to the method of Box-Hunter was conducted. Graphic interpretations as surfaces for controlling extraction of ions Cr6 + based on technical and economic indicators were generated in Mathcad. Given that the electroplating industries also produce wastewater containing ions Cu2 +, Zn2 +, Ni2 +, the possibility of the combined treatment with chromic wastewater using the solution of granulated metallurgical slag was studied. The comparison of efficiency of Cr6 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 + extraction under different treatment conditions was carried out. Properties and composition of wastewater containing Cr6 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 + were studied using a reactant solution of granulated metallurgical slag in order to develop a utilization method. CONCLUSIONS. The optimal extraction conditions for chromium ions using mixed coagulant generated from metallurgical slag are as follows: pH = 2.5, a reactant dose = 7.3 g per 1 g hexavalent chromium, which is 1.6 times less compared to a trademark reactant FeSO4. The best results of Cr6 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 + extraction are achieved under the following conditions: pH = 2.08, a reactant dose = 546 mg/dm3 with concentration of components, mg/dm3: Cr6 + - 120, Cu2 + - 84, Zn2 + - 10, Ni2 + - 12; a reaction time is 10 min. and then adjusting the magnitude pH = 8,04 under aeration for 30 min. The analysis of the chemical composition of a sediment by a thermogravimetric method using NETZSCH STA 449F1 showed the content of different iron (Fe2O3, FeO Fe2O3, FeOOH) and aluminum (Al2O3•H2O) types which have higher internal and surface energy and sorption capacity for waste water treatment.

Журнал: Вестник Иркутского государственного технического университета

Выпуск журнала: Т. 21, № 3

Номера страниц: 133-144

ISSN журнала: 18143520

Место издания: Иркутск

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"

• Халтурина Тамара Ивановна (Сибирский федеральный университет)
• Маркин Николай Игоревич (Сибирский федеральный университет)
• Сысоева Екатерина Андреевна (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК