WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

На основании экспериментальных данных можно заключить, что для концентрации хромового ангидрида 50 мг/л при увеличении плотности тока от 1 мA·см-2 до 5 мA·см-2 степень восстановления хрома увеличивается от 60 до 85%. Похожим образом наблюдается поведение зависимостей степеней восстановления шестивалентного хрома и для концентраций модельного раствора 100 и 150 мг/л. Однако здесь при аналогичных условиях наблюдаются плотности тока выше в 2-3 раза, что может быть объяснено большей проводимостью раствора. Также выше и степени восстановления, которые достигают 92-98%. Для модельного раствора бихромата без использования активированного угля наблюдаются аналогичные зависимости с увеличением степени восстановления от 73 до 94%.

Для модельных растворов с концентрациями 50 мг/л Н2CrO4, при увеличении плотности тока от 1 до 5 мA·см-2 коэффициент массобмена увеличивается от 1·10-3 до 2·10-3( м3·с-1). В случае использования активированного угля (АУ) при такой же плотности тока коэффициент массобмена достигает 3·10-3 (м3·с-1). Близкие значения коэффициента массобмена получаются и для модельного раствора бихромата калия (4·10-3 м3·с-1).

Для концентраций 100 и 150 мг/л получаются близкие значения коэффициентов массобмена, с тем лишь отличием, что для электрохимической ячейки без АУ и модельного раствора Н2CrO4 величины коэффициентов находятся в интервале 1-2 10-3 м3·с-1, а для ячейки с АУ и модельным раствором бихромата калия значения коэффициентов составляют 2-5 10-3 м3·с-1.

Четвертая глава посвящена разработке технологий очистки хромсодержащих сточных вод. Предложенная технология очистки сточных вод кожевенной, химической, металлургической, машиностроительной отраслей промышленности происходит с использованием двух представленных ниже способов. На основании проведенных исследований были разработаны две функциональные схемы очистки сточных вод от хрома (VI) с учетом производительности 60 м3/сутки.

В функциональной схеме с использованием добавок солей металлов (рис. 7) восстановление и осаждение соединений хрома проводят в нейтральной среде 5%-м сульфитом натрия в присутствии добавки 10% водного раствора соли Cu(NO3)2 или Fe(NO3)3, используемой как гомогенный катализатор. Процесс очистки проводят в одну стадию, при этом степень восстановления и очистки раствора от соединений хрома достигает 51- 100 % при температурах 20-80°С. Это позволяет исключить некоторые реагенты (H2SO4, NaOH) и упростить отделение шлама от очищенных стоков.

Рис.7. Функциональная схема с использованием добавок солей металлов

Порядок выполнения технологических операций:

  1. Отработанные растворы, содержащие соединения хрома (VI) от кожевенных, металлургических предприятий подводят к реактору смешения при температуре 80°С предварительно усреднив их в сборнике- усреднителе;
  2. В емкостном реакторе при t = 80°С происходит восстановление шестивалентного хрома сульфитом натрия в присутствии добавки нитрата железа;
  3. Обработанный раствор поступает в сборник-отстойник, где происходит его охлаждение и в течение двух часов происходит отстаивание осадка Cr(III);
  4. Остывший раствор пропускают через пресс фильтр (барабанный вакуумный фильтр), где происходит отделение осадка от жидкости, которую впоследствии сбрасывают в горколлектор или водоем;
  5. Образовавшийся осадок подвергается прокалке при температуре 400°С, и затем используется как пигмент при производстве лаков и красок, в силикатном производстве.

Таким образом, согластно (таб.3), при использовании первого предложенного способа очистки общие издержки на используемые реагенты составят 14267,0 рублей/месяц, а в случае применения второго способа очистки издержки составят 468,3 рублей/месяц. Общая экономия на реагентах в случае использования одностадийного способа очистки сточных вод с добавкой соли Fe(NO3)3 составит 13798,1 рублей. Кроме экономии на реагентах, также сокращается число стадий восстановления шестивалентного хрома в сточной воде и его последующего осаждения.

Таблица 3

Сравнительная экономическая характеристика предложенных способов очистки.

Способы

очистки

Используемые реагенты кг/месяц

Стоимость реагентов руб/ месяц

Стоимость оборудования руб.

5%

NaOH

H2SO4разб

5%

Na2SO3

10%

Cu(NO3)2

10%

Fe(NO3)3

Сбор-ник отстой-ник

Реактор

смешения

Барабанный вакуум-

фильтр

Адсор-бер

1. способ очистки

6,3кг

78,75

690,6кг 13812,12

25,5кг

375,5

___

___

___

1200000

540000

2500000

Итого стоимость регентов в руб. 14266,4

Итого стоимость оборудования в руб. 4240000

2. способ очистки

___

___

25,5кг

375,5

0,51кг

40,8

0,51кг

52,0

350000

1200000

540000

___

Итого cтоимость регентов в руб. 468,3

Итого cтоимость оборудования в руб. 2090000

Также при использовании первого предложенного способа очистки общие издержки на используемые оборудование составят 4240000 рублей, а в случае применения второго способа очистки издержки составят 2090000 рублей. Общая экономия на оборудования в случае использования одностадийного способа очистки сточных вод составит 2150000 рублей.

Основные результаты и выводы

  1. Для нейтральных рН из-за низкой скорости в течение 1 часа может быть достигнута эффективность восстановления Cr(VI) 40-60%. Для рН < 3 достигаются степени восстановления практически 100%;
  2. Установлено, что введение добавок солей меди (II) и железа (III) позволяет повысить эффективность восстановления Cr(VI) до 95-99%. Предполагается, что Cu(II) и Fe (III) выступают в роли гомогенных катализаторов в реакции восстановления Cr(VI) сульфитом натрия и предложен механизм восстановления хрома (VI) с участием названных солей. Предположение подтверждено данными литературы и термодинамической оценкой возможности протекания предложенных реакций.
  3. На основании исследований хромсодержащих модельных растворов различного состава были оценены необходимые параметры проведения процесса восстановления, которые могут быть реализованы при осуществлении процесса в промышленных условиях;
  4. Установлено что, реакция восстановления Cr(VI) сульфитом натрия имеет второй порядок. Рассчитаны константы скорости данной реакции в зависимости от химической природы Cr(VI)-содержащего соединения и катализатора;
  5. В результате эксперимента была количественно оценена масса осадка, образующегося после процесса восстановления Cr(VI) в нейтральных условиях и методом ИК- спектроскопии установлено, что осадок состоит из гидроксида хрома (III) и примесей сульфатов;
  6. Исследованием процесса адсорбции шестивалентного хрома на адсорбентах различного типа (-Fe2O3, каолин и активированный уголь) в стационарных и проточных условиях установлено, что адсорбируется в первую очередь трехвалентный хром, а степень адсорбции соединений Cr(VI) на -Fe2O3 зависит от рН и протекания процесса гидролиза оксида железа в растворе;
  7. При электрохимическом восстановлении соединений Cr(VI) отмечена эффективность введения в межэлектродное пространство активированного угля для повышения степени извлечения хрома из раствора;
  8. На основании выполненных исследований предложены технологические схемы, которые позволяют реализовать процесс восстановления Cr(VI) в промышленных условиях.
  9. Общая экономия на реагентах в случае использования одностадийного способа очистки сточных вод с добавкой соли Fe(NO3)3 составит 13836,0 руб./месяц Общая экономия на оборудовании в случае использования одностадийного способа очистки сточных вод составит 2150000 рублей.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

  1. Гошу Й.В., Голоушкина В.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование процесса восстановления шестивалентного хрома в присутствии гомогенного катализатора/ 7-я Международная выставка и конгресс "Вода: Экология и Технология" ЭКВАТЭК-2006, сб. Статей CD-диск
  2. Гошу Й.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование влияния условий на процесс восстановления шестивалентного хрома // Изв. вузов. Хим. и хим. технол. -2007. –Т. 50. № вып. 2,- С. 33-36.
  3. Гошу Й.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование влияние катиона на процесс восстановления хрома (VI) при очистке модельной сточной воды / Межд. научно практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс», сб. статей Пермь: ПГТУ, 2006. -С. 246-252.
  4. Гошу Й.В., Голоушкина В.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование процесса восстановления шестивалентного хрома в присутствии добавок нитрата меди и железа / 4-я Международная конференция «Сотрудничество для решения проблемы отходов», сб. статей Харьков: -2007. -С. 277-280.
  5. Гошу Й.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Изучение процесса адсорбции хрома (VI) на оксиде железа (III) / 4-я Международная конференция «Сотрудничество для решения проблемы отходов», сб. статей Харьков: -2007. -С. 265-268.
  6. Reduction of chromium (VI) for the treatment of model wastewater using cooper catalyst // Yilkal W. Goshu, Yuri V. Tsaryov., Vladimir V. Kostrov 223 ACS National Meeting & Exposition. Division of Environmental Chemistry. Remediation Technologies for Chromium. USA. Chicago 2007 P.1056-1060.
  7. Гошу Й.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование процесса восстановления шестивалентного хрома в присутствии добавок сульфат железа / 5-я международная выставка и конгресс по управлению отходами и природоохранным технологиям «ВэйстТэк-2007», Москва, сб. статей CD-диск.
  8. Й.В. Гошу, Ю.В. Царев, В.В. Костров, Е.А.Чижова. Восстановление хрома (VI) в присутствии гомогенных катализаторов// Изв. вузов. Хим. и хим. технол. -2007. –Т. 50. вып. 11,- С.. 68-70.
  9. Гошу Й.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование процесса восстановления хрома (VI) при очистке модельной сточной воды / Научно-практические конференция «Экологические проблемы Ивановской области», тезисы докладов г. Иваново, ИГХТУ, 2005. - С. 31-32.
  10. Гошу Й.В., Голоушкина В.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование процесса восстановления шестивалентного хрома в присутствии гомогенного катализатора / 7-я Межд. выст. и конг. "Вода: экология и технология" ЭКВАТЭК-2006», тезисы докладов, Москва, Ч II, -С. 646.
  11. Гошу Й.В., Голоушкина В.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Очистка сточной воды реагентным методом от хромсодержащих соединений / 7-я Межд. выст. и конг. «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК-2006», тезисы докладов. Москва, Ч. II, - С. 695.
  12. Гошу Й.В., Климов Д.Н., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование восстановления шестивалентного хрома электрохимическим методом при очистке модельной сточной воды / 5-я международная выставка и конгресс по управлению отходами и природоохранным технологиям «ВэйстТэк-2007», Москва, тезисы докладов CD-диск
  13. Гошу Й.В., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование процесса восстановления шестивалентного хрома в присутствии добавок сульфат железа / 5-я международная выставка и конгресс по управлению отходами и природоохранным технологиям «ВэйстТэк-2007», тезисы докладов Москва, CD-диск
  14. Гошу Й.В., Афанасьев С.А., Дубов И.Л., Царев Ю.В., Костров В.В. Особености очистки сточных вод от соединений хрома / 5-я международная выставка и конгресс по управлению отходами и природоохранным технологиям «ВэйстТэк-2007», тезисы докладов Москва, CD-диск
  15. Гошу Й.В., Афанасьев С.А. Царёв Ю.В., Костров В. В. Разработка комплексной технологии очистки сточных вод от хромовых соединений / Студенческая научно-техническая конференция «Дни науки-2007. Фундаментальные науки - специалисту нового века» тезисы докладов. Иваново: ИГХТУ, 2007. -С. 80.
  16. Гошу Й.В., Дубов И.Л., Царёв Ю.В., Костров В. В. Исследование процессов восстановления, осаждения и сорбции хромовых соединений / Студенческая научно-техническая конференция «Дни науки-2007. Фундаментальные науки - специалисту нового века», тезисы докладов. Иваново: ИГХТУ, 2007.- С. 77
  17. Гошу Й.В., Климов Д.Н., Царев Ю.В., Костров В.В. Исследование процесса извлечения шестивалентного хрома в условиях наложения постоянного электрического поля / Студенческая научно-техническая конференция «Дни науки-2007. Фундаментальные науки - специалисту нового века. ИГХТУ», тезисы докладов. Иваново, 2007. - С. 81.
  18. Гошу Й.В., Субботин Я.А., Царёв Ю.В., Костров В. В.
    Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»