Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Аннотация Изучена возможность очистки технологических стоков горнодобывающих и рудоперерабатывающих предприятий от катионов тяжелых металлов и мышьяка с использованием методов осаждения и сорбции. В качестве реагента-осадителя предложено использовать сульфид натрия, в качестве сорбента — модифицированные иониты на основе оксогидрофосфатов титана (IV). На модельных растворах показана эффективность применения разработанного подхода. Ключевые слова: тяжелые металлы, мышьяк, осаждение, сорбция, сульфид-ион, титанофосфатные сорбенты. INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT FROM THE CATIONS OF HEAVY METALS AND ARSENIC R. I. Korneikov, K. A. Kesarev, N. V. Zharov, V. I. Ivanenko I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, Apatity, Russia Abstract We have studied the possibility of cleaning the technological wastewaters, containing heavy metals cations and arsenic with the use of precipitation and sorption methods. Sodium sulphide was used as a reagent-precipitant and modified ionites based on Ti (IV) oxohydroxohydrophosphates was used as sorbents. The effectiveness of the developed approach was shown on model solutions. Keywords: heavy metals, arsenic, sedimentation, ion exchange, sulfide-ion, titaniumphosphate sorbents. С деятельностью предприятий горнодобывающей и перерабатывающей отрасли связано образование технологических стоков, содержащих катионы тяжелых металлов (ТМ — Cu, Zn, Ni, Pb, Cd, Hg, Со, Fe) и мышьяка [1, 2]. Такие растворы должны подвергаться переработке, поскольку при попадании в окружающую среду катионов-токсикантов последние способны биоаккумулироваться и оказывать негативное воздействие на флору и фауну. Для извлечения из технологических растворов катионов ТМ и мышьяка предложены различные подходы: экстракционные, сорбционные, мембранные (ультрафильтрация, осмос, диализ), комбинированные подходы, основанные на сорбционных и электрохимических методах [2, 3-6]. Однако применение данных методов либо недостаточно эффективно, экономически нецелесообразно, либо осложнено организацией производственного процесса. Поэтому поиск простых, эффективных технологических решений для извлечения катионов ТМ и мышьяка из промышленных растворов носит актуальный характер. Цель работы — разработка эффективного, простого в организации подхода для очистки промышленных стоков от ТМ и мышьяка. Проведена апробация осадительного и комбинированного осадительно-сорбционного подходов к очистке модельного раствора, содержащего основные катионы-токсиканты, присутствующие в промышленных жидких отходах горнодобывающих и рудоперерабатывающих предприятий цветной металлургии. При анализе справочных данных об устойчивости катионов ТМ и мышьяка установлено, что сульфидные соединения соответствующих элементов обладают крайне низкой растворимостью в водных средах (табл. 1 ). Поэтому в качестве осадителя в работе был использован хорошо растворимый в водных средах сульфид натрия. Таблица 1 Произведение растворимости (ПР) сульфидов катионов тяжелых металлов и мышьяка [7] Men+ Zn2+ (фюрмы) Cd2+ Pb2+ Ni2+ (формы) Cи 2 + As3+ Fe2+ Fe3+ а в а в Y ПР 1 , 6 - 1 0 ­ 24 2 ,510 ­ 26 7 ,910 ­ 27 2,510 ­ 27 3,210­ 19 1 1 0 ­ 24 2 1 0 -26 6,3-10­ 36 4 10 -29 3,710­ 19 1 1 0 ­ 88 В таблице 2 представлены результаты двустадийного извлечения катионов ТМ и мышьяка при их совместном присутствии осаждением сульфид-ионом. Видно, что на первой стадии осаждение токсичных элементов происходит не полностью. По-видимому, это связано с восстановлением сульфид-ионом Fe3+ до Fe2. Максимальное выделение из растворов происходит у сульфидных соединений кадмия, свинца, меди и мышьяка, обладающих наименьшей растворимостью в водных средах (табл. 1). Оставшееся количество катионов ТМ существенно превышает величины предельно допустимых концентраций (ПДК) как для питьевого, так и для рыбохозяйственного назначения. Последующее дополнительное введение осадителя в эквивалентных 848