Оценка эффективности методов очистки сточных вод гальванического производства от аммиачно-тартратных комплексов меди (II)

Очистка сточных вод от соединений тяжелых металлов --- сложная и актуальная задача. Одним из основных источников загрязнения окружающей среды ионами тяжелых металлов являются сточные воды (промывные) процессов нанесения гальванических покрытий. Комплексные электролиты на основе соединений меди устойчивы в широком диапазоне рН и при попадании в воду не могут быть удалены традиционным методом (нейтрализацией и осаждением). Проведена оценка эффективности различных методов физико-химической очистки воды для удаления из сточной воды меди (II) в форме сложных комплексных соединений. Установлено, что наибольшей эффективностью в процессе очистки воды с использованием коагулянтов обладает титанилсульфат. Эффективность очистки с использованием соединений титана достигает 85 %, что в среднем на 30...40 % выше, чем при использовании традиционных коагулянтов на основе соединений алюминия или железа. Процессы электрокоагуляции позволяют эффективно удалять из воды комплексные соединения меди за счет сочетания процессов окисления органической составляющей и коагуляции солями железа. Установлено, что "продвинутые" окислительные процессы (AOPs-процессы, основанные на реакции с гидроксильным радикалом) на основе пероксида водорода (фентон-процессы) позволяют очищать сточные воды от соединений меди на 99,9 %). Несмотря на высокую эффективность процессы адсорбции целесообразно использовать только на стадии доочистки воды от предварительно скоагулированных и окисленных загрязняющих веществ

Работа выполнена в рамках программы поддержки молодых ученых-преподавателей РХТУ им. Д.И. Менделеева (заявка № З-2020-013)

Литература

[1] Брусницына Л.А., Степановских Е.И. Технология изготовления печатных плат. Екатеринбург, Изд-во УрФУ, 2015.

[2] Шалкаускас М., Вашкялис А. Химическая металлизация пластмасс. Л., Химия, 1985.

[3] Симанова С.А., ред. Новый справочник химика и технолога. Химическое равновесие. Свойства растворов. СПб., Профессионал, 2004.

[4] Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М., Глобус, 2002.

[5] Гетманцев С.В., Нечаев И.А., Гандурина Л.В. Очистка производственных сточных вод коагулянтами и флокулянтами. М., АСВ, 2008.

[6] Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М., Наука, 1977.

[7] Wu Y.-F., Liu W., Gao N.-Y., et al. A study of titanium sulfate flocculation for water treatment. Water Res., 2011, vol. 45, iss. 12, pp. 3704--3711. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2011.04.023

[8] Xu J., Zhao Y., Gao B., et al. Enhanced algae removal by Ti-based coagulant: comparison with conventional Al- and Fe-based coagulants. Environ. Sci. Pollut. Res., 2018, vol. 25, no. 13, pp. 13147--13158. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-018-1482-8

[9] Izmailova N.L., Lorentson A.V., Chernoberezhskii Y.N. Composite coagulant based on titanyl sulfate and aluminum sulfate. Russ. J. Appl. Chem., 2015, vol. 88, no. 3, pp. 458--462. DOI: https://doi.org/10.1134/S1070427215030155

[10] Кузин Е.Н., Аверина Ю.М., Курбатов А.Ю. и др. Очистка сточных вод гальванического производства с использованием комплексных коагулянтов-восстановителей. Цветные металлы, 2019, № 10, с. 91--96. DOI: https://doi.org/10.17580/tsm.2019.10.15

[11] Okour Y., Shon H.K., El Saliby I. Characterization of titanium tetrachloride and titanium sulfate flocculation in wastewater treatment. Water Sci. Technol., 2009, vol. 59, iss. 12, pp. 2463--2473. DOI: https://doi.org/10.2166/wst.2009.254

[12] Alcala-Delgado A.G., Lugo-Lugo V., Linares-Hernandez I., et al. Industrial wastewater treated by galvanic, galvanic Fenton, and hydrogen peroxide systems. J. Water Process. Eng., 2018, vol. 22, pp. 1--12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.01.001

[13] Nidheesh P.V., Gandhimathi R. Trends in electro-Fenton process for water and wastewater treatment: an overview. Desalination, 2012, vol. 299, pp. 1--15. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2012.05.011

[14] Aziz A.R.A., Asaithambi P., Daud W.A.W. Combination of electrocoagulation with advanced oxidation processes for the treatment of distillery industrial effluent. Process Saf. Environ. Prot., 2016, vol. 99, pp. 227--235. DOI: https://doi.org/10.1016/j.psep.2015.11.010

[15] Колесников В.А., Колесникова О.Ю., Нистратов А.В. и др. Комплексный подход к обезвреживанию сточных вод, содержащих ионы меди и лиганды. Изв. вузов. Химия и хим. технология, 2019, т. 62, № 2, с. 108--114. DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20196202.5779

[16] Бурминова В.С., Нистратов А.В., Клушин В.Н. Равновесие ионообменного извлечения медьорганических комплексов из промывных вод. Изв. вузов. Химия и хим. технология, 2018, т. 61, № 1, с. 96--101. DOI: https://doi.org/10.6060/tcct.20186101.5563

[17] Wang T.-H., Navarrete-Lopez A.M., Li S., et al. Hydrolysis of TiCl₄: initial steps in the production of TiO₂. J. Phys. Chem. A., 2010, vol. 114, iss. 28, pp. 7561--7570. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/jp102020h

[18] Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов. М., Академкнига, 2007.

[19] Мешалкин В.П., Колесников А.В., Савельев Д.С. Анализ физико-химической эффективности электрофлотационного процесса извлечения продуктов гидролиза четыреххлористого титана из техногенных стоков. ДАН, 2019, т. 486, № 6, с. 680--684.

[20] Колесников А.В., Савельев Д.С., Колесников В.А. и др. Электрофлотационное извлечение высокодисперсного диоксида титана TiO₂ из водных растворов электролитов. Стекло и керамика, 2018, № 6, с. 32--36.