SU1504223A1

SU1504223A1 - Способ получени магнетито-гипсового сорбента дл очистки сточных вод

Info

Publication number: SU1504223A1
Application number: SU874287555A
Authority: SU
Inventors: Людмила Дементьевна Кленышева; Лариса Львовна Полищук; Лариса Николаевна Кононенко; Антонина Борисовна Задорожная; Таисия Васильевна Матвеева
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1989-08-30

Abstract

Изобретение относитс к способам получени сорбентов путем переработки отработанных сернокислых травильных растворов и может быть использовано при очистке силикатсодержащих сточных вод. Целью изобретени вл етс повышение сорбционной емкости сорбента по отношению к силикат-ионам. Дл осуществлени способа сернокислые железосодержащие растворы обрабатывают известковым молоком, провод т нагрев и аэрацию, сначала известковое молоко ввод т до PH 10-11 и окисл ют при 70-80°С до соотношени FE³⁺/ FE_общ. = 0,8-0,9, затем после введени исходного сернокислого железосодержащего раствора до PH 4,0-5,0 и соотношени FE³⁺/ FE_общ. = 0,35-0,45 известковое молоко ввод т до PH 7-8 и соотношени FE³⁺/ FE_общ 0,66-0,70. Способ позвол ет получить магнетито-гипсовый сорбент, обладающий в 1,5 раза большей сорбционной емкостью по SI O₃, чем известный сорбент, и составл ющей 204-212 мг/г. 5 табл.

Description

Изобретение относитс к способам получени сорбентов путем переработки отработанных сернокислых травильных растворов и может быть использовано при очистке сшшкатсодержащих сточных вод в черной металлургии, машиностроении и других отрасл х промьшшенности.

Цель изобретени - повышение сорбционной емкости сорбента к силикат- ионам.

Дл осуществлени способа получени магнетито-гипсового сорбента

дл очистки сточных вод, обработку сернокислых железосодержаи х растворов известковым молоком ведут в 2 стадии: сначала раствор обрабатывают до рН 10-11 и аэрируют до соотнощени Ре (III)/Fep5 0,8-0,9, а затем после введени сернокислого железосодержащего раствора до рИ 4-5 и соотношение Fe (III)/Fe g 0,35-0,45, известковое молоко ввод т до рН 7-8 и соотношени Ре (IlI) 0,66-0,70. Повышение сорбционной емкости сорбента

достигаетс как за счет у 1еличе11и его дисперсности, так и за счет дефектности образующихс К1)истсии1ов, причем селективность определ етс , в основном, степенью дефектности структуры. Предложенный способ позвол ет получить высокоактивный маг- нетито-гипсовый сорбент, селективный к силикат-ионам, за счет опти- мального соотношени дефектности структуры и дисперсности сорбента. На 1-й стадии обработки получают гидроксид железа (III) с добавками гидроксида железа (II), который при дальнейшей обработке обеспечивает образование магнетито-гипсовог осадка с наибольшей дефектностью структуры. Наибольшей сорбционной способностью к силикат-ионам облада ет-сорбент, полученный из гетеро- фазной системы, где железо (III) находитс в твердой фазе и имеет уже сформированную структуру, дефектную благодар вкраплени м Fe(OH), а же лезо (II) - в растворе, Гидроксид железа (III) с вкраплени ми гидроксида железа (II) образуетс при соотношении Fe (IlD/Fepg 0,8-0,9 на 1-й стадии. При соотношении Fe(III)/Fep ;0,3 последующее введение раствора железа (II) на 2-й стадии приводит к образованию системы: железо (II) - в осадке и растворе , железо (III) - в осадке. Получение магнетита происходит преимущественно в результате взаимодействи гидроксидов железа (II) и железа (III), наход щихс в осадке . Такое отклонение от гетерофаз- ного механизма образовани магнетита приводит к уменьшению его дефектности , а следовательно, и к уменьшению сорбционной емкости.При соотношении Fe(III)/Fepg 7 0,9 содержание гидроксида железа (И) в гид- роксиде железа (III) недостаточно дл обеспечени дефектности структуры сорбента. Дл исключени образовани промежуточных продуктов окислени - ферроферритов и магнетита на 1-й стадии процесс окислени необходимо осуществл ть в щелочной среде в интервале рН 10-11. Образовавшийс на 1-й стадии гидрок сид железа (III) в добавками гидроксида железа (II) смешивают с исходным кислым раствором сульфата железа (II) до достижени соотношени

Fe3 /Fep6 0,35-0,45 и рН 4-5.Именно при таких услови х не образуетс гидроксид железа (II) и не осаждаетс на 1 идроксиде железа (II), полученном на 1-й стадии, что привело бы к получению магнетито-гипсового сорбента по известному механизму из гидроксидов железа (II и III), обладающего низкой сорбционной способностью. При рН 4 происходит частичное растворение гидроксида железа (II), что нежелательно. При рН 5 образуетс гидроксид железа (II), осаждающийс на гидроксиде железа (II), полученном на 1-й стадии и играющем роль затравки, магнетит образуетс быстро по известному механизму из гидроксидов железа (II и III). Такой магнетито-гип- совый сорбент не обладает дефектностью структ уры и имеет низкую сорбционную способность. Соотношение железа (HI) в твердой фазе и железа (II) в растворе также зависит от Fe /Рбобц в системе. При

соотношении Fe /Fe

общ у

близком К

с.техиометрическому дл магнетита, процесс протекает слишком быстро с получением сорбента с малой сорбционной способностью. Цель 2-й стадии обработки - получение высокоактивного сорбента. Такой магнетит в силу специфичности механизма получени обладает достаточно развитой поверхностью и избирательной сорбционной способностью, в частности, к силикат-ионам.

Пример. 100 МП исходного раствора с содержанием железа 65 г/л обрабатывают 10%-ным известковым молоком до рН 8-11,5 в течение 5 мин. Образовавшуюс суспензию нагревают до 70-80 °С и азрируют до 0,5-1,0. 100 мл суспензии отбирают дл исследовани , а к оставшейс части приливают исходньй раствор. Необходимый объем исходного раствора рассчитывают, исход из в суспензии гидроксидов железа (II) и (III) и в исходном растворе.После достижени температуры смесь аэрируют в течение 30-45 мин с одновременным подщелачиванием до перехода цвета из коричнево-зеленого в черньм. На фильтрацию отбирают 100 МП суспензии, остальную часть используют дл сорбции, седимента- ционного и злектронно-микроскопичес5

кого aHajTuaa. Дл определени удельной сорбции к 50 мл силикатсодержа- щей воды с концентрацией 3 г/л SiO добавл ют сорбент в соотношении 1:1 После 40 мин перемешивани сорбент удал ют фильтрацией, а в очищенной воде определ ют остаточную концентрацию силикат-ионов. Удельную сорб- ционную способность рассчитывают как отношение количества сорбированного вещества на единицу массы при поверхности сорбента.

Вли ние величины рН 1-й стадии обработки на свойства магнетито-гипсового сорбента показано в табл.1.

При рН 8 образуетс магнетит с сорбционной емкостью ИЗО мг/г.Дальнейша перекристаллизаци его по предложенному способу путем введени исходного раствора до рН 4-5 не происходит, а в процессе последующей нейтрализации и окислени образуетс сорбент с такой же сорбционной способностью как промежуточный продукт.

Повьш1ение рН с 8 до 9,5 приводит к образованию смеси магнетита с гид- роксидом железа (III), о чем свидетельствуют коричнево-черный цвет осадка и термогравиметрический анализ . Образующийс из этой смеси в результате последующей переработки сорбент обладает недостаточной сорбционной способностью по SiO. В интервале значений рН 10-11 на 1-й стадии образуетс коричнева суспензи гидроксида железа (Ш) с вкраплени ми гидроксида железа (II), что подтверждает термогравиметрический анализ. При последующей обработке этого промежуточного продукта образуетс магнетито-гипсовый сорбент с сорбционной способностью по 206 мг/г. Дальнейшее повышение рН нецелесообразно.

В табл. 2 приведены данные сорбционной емкости полученного сорбента при изменении соотношени Fe /Fe,5« .

При достижении величины Fe 0,8 сорбционна емкость конечного продукта резко возрастает до 208 мг/г Дальнейшее окисление до соотношени Fe /FeoBjj 1,0 приводит к снижению эффективности сорбента. Поэтому дл получени наиболее эффективного сорбента необходимо выдержи04223

вать соотношение Fe3 /Fe,,j 0,8- 0,9 на 1-й стадии.

В табл. 3 приведены данные, по- казывающие вли н re рН на характеристики сорбента после введени Fe- содержащего раствора.

Вли ние соотношени Fe после введени Fe-содержащей воды д на свойства магнетито-гипсового сорбента показано в табл.4.

Сравнительна характеристика сорбентов, полученных различными 15 способами приведена в табл. 5.,

Таким образом, сорбент, полу- ченньпТ в оптимальных услови х при рН 4-5, обладает максимальной удель20 ной сорбцией ( --210 мг/г), а в диапазонах соотношений 0,35 и ) 0,45 конечньй продукт обладает низкой сорбционной способностью по силикат-ионам. Целесооб25 разно придерживатьс значений Fe- / /Fe , 0,35-0,45. Сопоставление

V с€щ

данных табл. 5 показывает, что предложенный способ позвол ет получить магнетито-гипсовьш сорбент, облада- 3Q ющий наибольшей сорбционной способностью к си1Н1кат-ионам. Сорбент имеет удельную поверхность 80 м /г и обладает более чем в 1,5 раза боль- щей сорбционной способностью к силикат-ионам , чем природной магнетит, активированный щелочью и магнетито- гипсовый реагент, полученньп известным способом

Использование предлагаемого способа позвол ет осуществить эффек35

40

45

тивную очистку силикатсодержащих стоков, благодар применению сорбента с высокой сорбционной способностью .

Claims

Формула изо бретени

Способ получени магнетито-гипсового сорбента дл очистки сточ- ных вод, включающий обработку сернокислых железосодержащих растворов известковым молоком, нагрев до 70-80 С и аэрацию, о т л и ч а ю- щ и и с тем, что, с целью повышени сорбционной емкости сорбента к силикат-ионам, обработку извест- корым молоком ведут сначала до рН 10-11, аэрацию до соотношени Fe(in) / 0,8-0,9, а затем нос715042238

ле введени сернокислого железосо- 0,35-0,45, известковое молоко вводержащего раствора до рН 4,0-5,0д т до рН 7-8 и соотношени Fe (111)/

и соотношени Fe (IlD/Febs , 0,66-0,70.

Таблица 1 ,5 10 10,5 11 11,5

Удельна сорбци магнетито-гипсо- вого сорбента по SiO,; мг/г 153 168 204 206 208 200

Примечание. При (1- стади ) 0,8,

Fe VFe f (2- стади ) 0,4, РН. ,5.

Таблица 2

на 1-й 0,5 0,75 0,8 0,85 0,9 1,0 стадии

Удельна сорбци магнетито-гипсо- вого сорбента по SiOj, мг/г 129 166 208 210 212 176

Примечание. При рН 11, (2- стади ) 0,4, рН: 4,5.

Таблица 3 рН 3 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 7,0

Удельна сорбци магнетито-гипсо- вого сорбента по мг/г 172 179 211 210 210 166 133

Примечание. При рН, 10, (1- стади )

0,9, (2- стади ) 0,4.

Таблица 4 Fe /Feog 0,20 0,30 0,35 0,4 0,45 0,50 0,60

Удельна сорбци магнетито-гипсо- вого сорбента по мг/г 174 180 214 210 208 150 127

Примечание. При рН 10, (1- стади )

0,9, pH-j 4,5.

Природный магнетит, актрованный щелочью Магнетито-гипсовый реагент , полученньЛ при аэрации со скоростью 0,2-2 им /ч (известный способ) Сорбент, полученный по предложенному способу

1.2

60

1,6160

2,6 . 210