Ионообменная установка

Удаление сточных вод тяжелых металлов ионным обменом – может осуществляться как сильнокислотными, так и слабокислотными катионитами. Тяжелые металлы – медь, цинк, никель, кадмий. Могут содержаться в сточных водах раздельно или в смесях, в различных комбинациях и количественных соотношениях. Рекомендуются следующие марки катионов: КУ-1, КУ-2, КБ-4, сульфоуголь. Na-катионирование применяют, преимущественно, при извлечении ионов тяжелых металлов из различных однокомпонентных растворов для последующей утилизации их соединений. Для очистки многокомпонентных слабо концентрированных сточных вод применяют в основном Н-катионирование. Эффективность и экономичность извлечения указанных ионов методом ионного обмена зависят от их концентрации в сточных водах, величины рН, общей минерализации воды, от наличия и концентрации ионов кальция и железа. Увеличение общей минерализации сточных вод существенно снижает емкость сульфокатионитов и незначительно сказывается на емкости карбоксильных катионов. Однако. Карбоксильные катиониты могут применяться только при очистке нейтральных или слабощелочных сточных вод.

Сильнокислотные сульфокатиониты эффективно извлекают ионы цынка в широком диапазоне значений рН, в том числе из кислых сред. Регенерация насыщенныхсульфокатионитов производится 10% растворами серной кислоты, карбоксильные катионы могут регенерировться 5% раствором Na₂SO₄. Концентрация цинка в элюатах незначительна и достигает лишь 9 г/л. Ионы меди из сточных вод могут быть полностью выделены на катионите КУ-1. Сорбционная емкость этого катионита по меди при щелочной реакции воды (рН 12-12,4) составляет37-50 г/л набухшей смолы. Рекомендуется регенерироватьотработанный катионит 5% раствором соляной кислоты. Содержание меди в элюатах достигает 15-17 г/л. Сорбция меди из кислых сточных вод катионитом КУ-1 подавляется. В таких случаях целесообразно применять сильнокислотные катиониты.

Их регенерацию возможно осуществлять 10-12% раствором серной кислоты. Извлечение ионов никеля из сточных вод эффективно осуществляется на катионите КУ-2-8. Скорость фильтрования сточных вод 12-15 м/ч. Регенирация катионита производится 20% раствором серной кислоты со скоростью 0,5 м/ч при расходе регенерирующего раствора 2 л на 1 кг загрузки (0,45 кг Н₂SO₄ на 1 кг катионита). Концентрация сульфита никеля в элюте достигает 250 г/л (95 г/л по никелю). Получение при регенирацииэлюаты могут быть использованы в процессах никелирования.

При ионообменной очистке сточных вод, содержащих катиониты многих металлов, элюаты от регенирации катионов представляют собой кислые растворы смеси солей этих металлов. Переработка таких элюатов с целью выделения и утилизации отдельных металлов – задача сложная и часто экономически нецелесообразна. Обычно их подвергают реагентнойрбработке вместе с концентрированными отходами производства (в гальванических производствах – отработанные электролиты и растворы от обработки металлов). Элюаты, образующиеся от регенирации катионов в процессах извлечения ионов металлов из их индивидуальных растворов, могут утилизироваться в виде растворов этих солей или перерабатываться с извлечением чистых металлов. Так, например. Металлический кадмий может извлекаться из его сернокислых растворов электролизом при использовании катодов из алюминия. При плотности тока 75 А/м и расстоянии между электролитами 5 см степень извлечения кадмия составляет 90-96% при катодном выходе по току 90-93%. Удельный расход электроэнергии составляет 1,6 кВт·ч на 1 кг кадмия. После извлечения катионов металлов вода, выходящая из катионитовых фильтров, имеет кислую реакцию. Для нейтрализации и деминерализации ее с целью повторного использования в Н-катионировании воду подвергают анионированию на слабоосновном анионите в гидроксильной форме (АН-2Ф, АН-22, Ан-31).