Очистка воды от хроматов ионообменным методом

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ХРОМАТОВ

1. Цель работы

Изучение процессов очистки воды от хроматов методом ионного обмена. Определение объемной динамической ёмкости ионита и степени регенерации ионита.

Теоретические сведения

Сточные воды ряда производств содержат соединения хрома в виде солей хромовой кислоты Cr³⁺. В соответствии с правилами приема сточных вод предприятий в канализацию концентрация хрома Cr³⁺ в этих водах не должна превышать 2.5 мг/л, а Cr⁶⁺ - 0.1 мг/л. Достичь таких уровней концентрации соединений хрома в воде при помощи разведения тяжело и экономически нецелесообразно. Оптимальным решением проблемы является очистка сточных вод от соединений хрома.

В последнее время разработано множество методов очистки воды от соединений хрома. К наиболее распространенным методам относят – реагентный метод, электрокоагуляция, гальванокоагуляция, ионный обмен, восстановление на активированном угле. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки и может быть использован в зависимости от конкретных условий. При утилизации отработанных электролитов, где концентрации хроматов могут достигать 300г/л целесообразно использовать гальванокоагуляторы или колоны, заполненные активированным углем. В данном случае при подкислении воды до рН =2 возможно восстановление хроматов на 99% и более. Однако остаточные концентрации хроматов в воде будут значительно превышать уровень предельно-допустимой концентрации (ПДК). Поэтому эти методы нецелесообразно использовать при очистке воды от хроматов промывных вод гальванических производств, которые характеризуются низкими концентрациями соединений хрома. Реагентный метод – наиболее универсальный на Украинских предприятиях. При переработке концентрированных электролитов реагентным методом хроматы можно не только восстанавливать, но и переводить в нерастворимые либо малорастворимые соединения, которые могут найти применение как пигменты при производстве красок. Этот метод используется также и при очистке малоконцентрированных хромовых стоков, обеспечивая очистку до уровня концентраций, ниже ПДК. Наиболее эффективным при очистке малоконцентрированных сточных вод от хроматов является ионообменный метод. В случае его использования обеспечивается значительная экономия природной воды за счет организации замкнутых схем водоснабжения, регенерируется основное количество хроматов.

Ионообменные смолы можно использовать для восстановления отработанных электролитов, которые содержат хроматы в больших концентрациях.

Приборы, оборудование, реактивы и материалы

Приборы и оборудование:

- фотоколориметр КФК-2;

- лабораторная ионообменная установка;

- химическая посуда.

Реактивы и материалы:

- раствор бихромата калия концентрацией 2.5 г/л по Cr⁶⁺ (7.075г K₂Cr₂O₇ в 1 л Н₂О);

- раствор H₂SO₄ (1:1);

- раствор NaOH (10%);

- раствор H₃PO₄ (d=1.68-1.70);

- раствор дифенилкарбазида (ДФК) массовой концентрацией 0.5% в ацетоне или изопропаноле (свежеприготовленный раствор);

- анионит АВ-17-8 (10 см³).

1. Порядок и рекомендации к выполнению работы

 

Очистка воды от хроматов ионообменным методом

Выделение из воды хроматов ионообменным методом проводят с помощью ионитов при концентрации хроматов до 100 мг/л. Наиболее часто используются сильноосновные аниониты, такие как АВ-17-8, АВ-17-16 и низкоосновные – АН-17-8 – 720÷780 г-экв/л; АВ-17-8 - 480÷550 г-экв/л; АН-18 - 450÷680 г-экв/л; АН-251 – 850 г-экв/л.

Процесс очистки воды на анионитах проводят в динамических условиях. Скорость фильтрования через установку - 6м/ч. Используют не менее двух установок и одну резервную. Регенерацию анионита проводят 10%-ным раствором гидрооксида натрия. Расход регенерационного раствора принимают равным 4-5 объема от объема ионита. Вода после ионита сбрасывается в канализацию либо возвращается для повторного использования. В случае, когда вода сбрасывается в канализацию, ионит работает до проскока хроматов, т.е. до тех пор, пока концентрация Cr⁶⁺ не превышает 0.1 мг/л. При повторном использовании воды концентрация Cr⁶⁺ в воде после ионита может достигать больших значений. Эти значения определяются из технологических требований к качеству воды. Так, в промывной ванне концентрация Cr⁶⁺ может достигать 10 мг/л.

 

Лабораторная установка

 

Лабораторная установка состоит из штатива, капельной лейки, колонки, химических колб, стаканов, бюреток, рН-метра и фотоколориметра. Колонка (1), заполнена ионитом АВ-17-8. С помощью шлифов НШ-19 она соединена с капельной лейкой (2) (рис.1). Колонка в нижней части имеет отвод, который соединен с резиновой трубкой, на которой размещены краны (3, 4) для регулирования скорости фильтрования. В верхней части колонка имеет отвод, который также соединен с резиновой трубкой и краном (5). Этот отвод предназначен для регулирования уровня воды в колонке.

 

Рис. 1. Схема установки для ионного обмена

Колонка;

Капельная лейка;

Краны;

Химический стакан

3.1.3. Определение динамической обменной ёмкости анионита АВ-17-8