Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Оптимизация обращения с отходами производства и потребления"-2003
(Ярославль, 15-16 апреля 2003 г.):

Гальвохимический процесс очистки сточных вод

Соложенкин Петр Михайлович, научный консультант ЗАО "СтандартИммаш", академик РАЕН, профессор, д.т.н.;
Жилинская Елена Игоревна, заместитель генерального директора по науке ЗАО "СтандартИммаш", к.т.н. (Москва)

Как известно, процесс гальванохимический очистки (ГХО) сточных вод реализуется в поле короткозамкнутых гальванических элементов из смеси токопроводящих материалов, помещенных в очищаемый раствор и образующих множество микрогальванопар без наложения тока от внешнего источника в присутствии кислорода воздуха. ГХО использует пары: железо-кокс (медь), алюминий-кокс (медь) при переменном контакте компонентов гальванопары между собой и не требует химических реагентов [1].

Изучена роль основных параметров процесса на окисление гальванопары (ГП), роль контакта компонент гальванопары и изменение потенциала ГП на эффективность очистки. Установлено влияние природы гальванопары на эдс цепи термодинамическими расчетами. Регулирование природы, тип гальванопары и использование трех компонентной системы возможно увеличить эдс цепи до 2,378 V.

Рассмотрена роль О2, как основного агента, для генерирования перекиси водорода и гидроксильных ионов и протекания реакции:
O2 + 2 H2O +4e = 4 OH; E=1,03 -0,06 pH,
O2 + H2O+2e= OH- +HO2; OH- +HO2- +2e=3 OH

Гальваногенерированный оксигидрат железа представлен в основном гетитом с гидролепидокрокитом, маггемитом и ферритами металлов.

Основной вклад в осаждение металлов из растворов при гальванохимической очистке принадлежит гидролитическому осаждению примесей и сорбции на оксигидрате железа. Рассмотрены отдельные стадии процесса — коагуляция, сорбция, окислительная деструкция органических компонентов СВ в присутствии О2 и Н2О2.

Показана эффективность процесса ГХО для удаления катионов Cr, Cu, Ni, As, а также ионов фтора, цианида, нефтепродуктов, ПАВ и флотационных реагентов.

Удаление мышьяка осуществляется за счет его сорбции гетитом и образования малорастворимых арсенатов (скородита) и арсенидов железа.

Показано снижение содержания цианид -ионов с 900 мг/л до 0,1 мг/л гальванохимическим способом.

Очищенная вода может быть использована в обороте для некритических процессов по содержанию примесей, т.к. обеспечивается снижение общего солесодержания на 60-75% за счет образования сложных гидрооксосульфатов железа и достижение ПДК по токсичным компонентам.

Гальванохимический модуль производительностью 1 м3/ч может вывести из оборотной воды за смену от 12 до 20 кг сульфат-ионов.

Показана перспективность для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей гальванохимического процесса.

Разработана концепция конструирования устройств большой единичной производительности. Создан гальванохимический пульсатор (Патент РФ N 2172298 C1 7C02F1/463). Гальванохимический пульсатор имеет невысокую стоимость, невысокие эксплутационные расходы, простое обслуживание, высокую эффективность, большую производительность единичной мощности. Развивается гальванофлотация, в которой сочетается гальванохимический процесс с флотацией гидрофобных примесей (масло, ПАВ). Созданы гальванохимические флотаторы.

Рассмотрены гальвано - электрокоагуляционные методы очистки стоков металлургических производств.

Технологические схемы очистки сточных вод ГХО реализованы на ряде предприятий России и СНГ. Широко используется на машиностроительных заводах. Метод применим для удаления Cr, Cu из стоков полиграфического производства.

АООТ "Московский радиотехнический завод" подвергает гальванохимической очистки стоки процессы хромирования, никелирования, цинкования различных изделий от катионов металлов до уровня ПДК для сброса в городскую канализацию.

На АО "Завод Микропровод" процесс ГХО используется для очистки сточные воды после процесса волочения и покрытия проводов хромом, никелем, цинком.

Эффективность гальванохимической очистки проверена на примере удаления ионов SiF6 2-, Cr6+, Cr3+, F- из отработанных травильных растворов (ОТР) производства полупроводникового кремния (Si) и синтетического кварца.

Травление на предприятии осуществляется раствором хромовой и плавиковой кислот , смесью HF-кислоты и HNO3 с целью очистки полупроводникого кремния от поверхностных загрязнений и выявления дефектов кристаллической решетки. Показана эффективность восстановления ГХО хрома(VI) до хрома(III) (свыше 99.9% ) при значительных концентрация хрома, в средах HF(30%), HNO3(>50%) +HF(30%).

В результате исследовании предложена технология переработки хромо-фторидных растворов с получением натрия кремнефтористого Na2SiF6, и гидрооксида Fe(III), хрома(III) гидрооксида, кальция фторида, натрия нитрата.

Процесс ГХО универсален и проявляется в том, что стадия осаждения совмещена с кондиционированием, количество выводимых солей близко к стехиометрическому. ГХО СВ не приводит к образованию вторичных загрязнителей, содержание железа в очищенной воде всегда ниже ПДК. Гальванохимическая очистка будет вполне конкурентноспособной наряду с термической дистилляцией, электродиализом и обратным осмосом, имея при этом ощутимые преимущества, т.к. процесс очистки и обессоливания воды осуществляется одновременно.

ЛИТЕРАТУРА

1. Соложенкин П. М. Состояние и проблемы очистки сточных вод с применением эффекта макрогальванопары. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. Обзорная информация. Москва. 2002, №2, 51-108.