Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Сорбционное извлечение ртути из растворов, содержащих галогениды

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Сорбционное извлечение ртути из растворов, содержащих галогениды"

Российский химико-технологический университет имени Д.Й.Уенделеева

На правах рукописи

МУСА НА1Д ЖУЗЕФ СОРБЦИСННСЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ РТУТИ ИЗ РАСТВОРОВ,

содержащих ГАЛОГЕНИЩ

11.00.II - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москаа - ¡99^

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им.Д.И.Менделеева

Научный руководитель - доктор химических наук, профессор ЖЙККН Ю.А.

Научный консультант - кандидат химических наук, старший научный сотрудник ТАРАСОВА Т.И,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, старший . научный сотрудаик МИХАЙЛОВ В.К.; кандидат химических наук, ведущий^ .научный сотрудник ИЛЬИНСЮЙ A.A.

-Ведущая организация: Научно-исследовательский физико-

химический институт им.Л.Я.Карпова

Защита диссертации состоится ¿-2. нc>j5pJ ХЭ94 г.

с '

на йасещнт специализированного совета Д 053.54,11 при РХ1У

им.Д.И.Менделеева (125047, Москва, А-47, Миусская пл. , 9) *

в ~ час. в кон$-зале.

С: дтсертацйе'й мохно ознакомиться в научно-информационном / * центре РХТУ им.Д.И.¡Менделеева.

Автореферат разослан__1594 г.'

Ученый секретарь . специализированного совета

И.Н.лакекчук

-ч

Актуальность. Повышенный интерес к решению проблемы извлечена ртути и ее соединений из объектов окружающей среда (ОС) внзван о высокой токсичностью и активностью к трансформационным и порайонным процессам в X по сравнении с другими токсичными элементами.

Расширение производства щелочи,-хлора, соды, развитие о'трас-ей химической, сельскохозяйственной, фармацевтической, лако-кра-очной промышленности, чье производство связано с "использованием гутьсодержащего сырья,приводит к резкому увеличению сброса различай соединений ртути в ОС и нарушению предельно-допустимы:: норм е^ эдержания в воздухе, воде и почбо ряда регионов.

Особую актуальность приобретают разработки способов"выделения эксичных соединений ртути, из многокомпонентных растворов и сточ-IX вод, содержащих сильные котлексосбразователи (например,* га-згеиида). .Опыт исследований сорбционных процессов-в разработка зиродоохранных технологий в России и за рубежом свидетельствует о глесообразности применения ионообменной технологий для глубокой шетки производственных сточных вод, содержащих галогенидные комиксы ртути. Однако систематические сравнительные' исследования 1вновесных и кинетических показателей сорбции на селективных ком-шксообразующих ионитах и даже на ашонитах с четвертичными аышо-зуппами практически отсутствуют. Сравнительному изучению свсМств [да перспективных ионитов, установлению основных закономерностей )рбции различных галогенидшх комплексов ртути, описанию динами-!ских сорбционных и десорбционных процессов, протекшцих на ионики посвящена настоящая работа.

Работа выполнялась в соответствии с НТП "Экология России".

Не ль тботы. Целью настоящей работы является установление ¡ецифшш равновесия, кинетики сорбции различных галогенидшх "ом-:ексов ртути в зависимости от концентрации, и вида галоида прй мах и следовых количествах ртути. Выбор эффективных ионитов, обес-чивающих эффективное извлечение различных галогенидных комплек-в ртути до остаточной концентрации., соответствующей ПДКВ. Опре-ление основных параметров цинамики сорбции и десорбции, позволяю-х принципиально разработагт. технологию очистки сточных вод от ути, Эколого-экономическая оценка предлагаемой природоохранной хнологшп . . ■ „ ■

Научная новизна. Проведены систематические исследования. оьэно<» сных параметров сорбции галогенидных комплексов ртути на монетах модальных растворов, содержащих различные иоцы галои^д { .

Рассчитаны концечтрацаонио-распределительные диаграмш существования. различных галогенидных форм ртути для модельных систем, содержащих малые и следовые количества ртути ( 5-Ю"4 моль/л) и различном содор;шщ1л ионов галоидов (0,1+0,5) моль/л.

йлС^аны две промышленные марки ионитов ЛВ-17(п. ) и АНКС, селективные к ионам ртути. Из изотерм сорбции рассчитаны константы обмена и предложен механизм сорбции. У'становлен ряд селективности извлечения анионных комплексов ртути в зависимости от вида галоида и зартда комплекса. Рассчитаны кинетические и термодинамические параметры- сорбции бромидных, иодидных и хлоридных комплексов ртути на Э'/их ионитах. шбрана оптимальная модель динамики сорбции и де-сорбц-и галогенидных комплексов ртути на ионите марки АШЮ, свидетельствующая о внутридифсТузнойном ли!.п;тировании процесса и позволяющая, адекватно, описать процесс сорбции ртути в широком диапазоне варьирования исходных параметров. Даны рекомендации по оптимальным режимам сорбции и десорбции, а также элективным параметрам сорбционных колонн.

Наеден эс|йек'.:;внкй олдент, обеспечивающий высокие степени до-сорбции при элхировании хлоридных, бромидных и иодидных комплексов ртути (?-£ 0,58). Решение это! проблемы позволяет рекомендовать для гь'тизводства лбкальную технологическую схему водоочистки.

... игактическг-я ' значимость. Рекомендованы высокоэлективные промышленные марки-ионитов А6-17 (п ) и АНКС и определены.равно-, весны?:' и кинетические параметры селективной очистки производственных сточных-вод от галогенидных комплексов ртути до.концентрации ■ ниже П,ДКВ> Дня регенерации показана адекватность модели химического лиг.щтирования, динамики к определены детернинируетр.е параметры моделиГ Определены области применения ионитов для эффективного ив-, влечения 'рт2#и из сточных и питьевых вод. Показаны, првииугрства ионита АНКС, в процессах сорбции к десорбции анионных комплексов, ртуул при. следовой ее концентрации в исходных питьевых и сточных водах. '

.'Предложена новая эффективная система, обеспечивающая полную роге',1ер"тк> ионитов от. галогенидных комплексов ртути, а также. • •• приттапиельйая'. технологическая.. схема для извлечения малых и следо-ьх количеств ртути пприсутствии ионов галоидов'с. очисткой вод до ПДС.

Апробация работы. По материалам работы сделан доклад на 7-ой •Кеачун&1»давй -конференции колодах ученых по химии и химической технологии ППОТ'-Г (Москва, 1993 г. РХТУ им,д.К.&нделеева).

Объем работы. Работа изложена на 174 страницах машинописного

- с -

?екста, включающих 21 рисунок , 60 таблиц . Дюсертацня состоит !3 введения, б глав, выводов и экспериментальной части. Список щтзтйтуш нас'-гитыпает Г5« 'пйижношшй.

I. Количественное описание состава доминирующих фор^ ртути (П) в сточных водах, содержащих хлорид, бромид или кодид ноны _ ,

В качество объекта исследования рассматривались сточные вощ! «шических и фармацевтических предприятий, который соответствует лалое или' следовое содержанке ртути (П) (МО" - 6« 10""/моль/л три рнсокой концентрации ионов галоидов (хлорид, бромид ичи иодид

доки, (0,05-0,5)моль/л). '

Ионы галоидов в ртутьсодержащих сточных водах активно уступа-от в процесс комплекоообраэования, конечным продуктом которого могут быть нейтральные молекулы, катионы или аниойшзе комплексы раз-^ личного заряда. Все это затрудняет 'иде»к2(:нкащю ¿о'стаг^еовдакониВ ртути в сточшх водах и требует дополнительных исследований по установлению состава, количественному описанию возможных форм.

Используя константы ступенчатого ксмплексообразования и уравнений равновесия в системе "ртуть-галоид" с учетом возиожносту . осаждения' гидрокондов ртутн.- ., нами были рассчитаны коицентрацион-но-распрёделительнке диаграммы для трех систем //=]" , Ну - ЙГ> Иа-3, которые представлены на рис Л. ,

К

ЦК

иф о

и сг и м в)

и иг и С!

СМ.«^

к и а м и

Рис. I. Кош,ентрациошо-1таепределй1'е:!Й>ние"дашграшы_содержания ' доминирующих комплексов Н<| (Ч) в растворах галоидных сочей

Анализ диаграмм показывает, что в сточных водах ряда хими-

чеокг.х и фармацевтических производств, содержащих ионы ртути (П) хлорид ионы, доминирующими формами будут нейтральные молекулы '//^ одао:.-арядныЯ анионный комплекс трнхлорида ртути я двухзаряцнкй аниош:уй комплекс тстрахлорида ртути. Для систеш Ну-Вг характерны доминирующие анионные комплексы три- и тетрабромида ртути, в то время как для системы . характерно нахождение ртут!

только в виде двухзарядного комплекса тетраиодида ртути. Все эти особенности в составе доминирующих комплексов ртути (П) были учте' ны при выборе элективных сорбентов.

2. Сравнительные исследования сорбционкых характеристик ионитов

Поскольку в'сточных водах, содержащих галогенидо^присутствуга' в основном анионные комплексы ртути, то для исследования сорбциои-ных 'процессов извлечения ртути (П) нами были выбраны аниоииты про-мышленшх марок с различным строением функциональной группы и нов) комплексообразукщий ионит промышленной марки АНИС, содеркацмй мет! лентирльше груг.'ди. Физико-химические характеристики ионитов подставлены в таблице I. В исследованиях применялись иониты макропористо;'! -структуры, которая обеспечивает'высокие кинетические и ди-нам;К'еские характеристики сорбции и десорбции.

Таблица I

' <1изико-хим1г-:еские характеристики исследуемых ионитов

/ Марка^ ионита Ионообменная группа ССЕ по 0,1 н НС Юд ммолб/г Уд.по-ссрх-ть г.^/г С«1-—0

А&-17-¿0 ¡п) . з,? 32 7,14-Ю5

АН 221' ' 4,35 28 6,С4'105

АН 511 ' • г -М-СгНчК'Н-СгНч^ 6,3 20 2,5'Ю5

А1Ж г сн^н СНгВН 3,9 . 24 7,93-1$

мольное отношение = 2:2,5.

; Для оценки лелективности сорбции анионных галогенидных комп-„ лексов ртути ~'п.р и и -х из в-.д е ч е и и и "на ионитах стпу туры -]>1У «Зыли выбраны предельные .коэффициенты распределения (£,) которые показывают распределение элемента между фазой ионита и <Газой равновесного раствора-при С&> —»-О. Концентрацию ртути в

растворах определяли фотометрическим методом. Количество галоида г. модельных растворах JÍ&Ct, /UBrjfsJ изменялось в диапазоне 0,05-0,5_)моль/л. Исслодуемаз зависимости . Г (См) предртьаденн на рис.2.

Для всех марок ионию в при сорбции хлоридшх.бро- . годных и иодидпых комплексов ртути: характерно уменьшение коэффициентов распределения при росте концентрации галоида.' Наиболее высокими сорбциснпым") CDOtí-ствами обладает иокит AIÍKC с мотшюктиолыдаш группами, 1ак при сорбции хло-ркдных комплексов ртути он иыел 4,8.Ю5-2,7'Ю5. Аниошге Ай-1? с группами четвертичного аммониевого основания '.имел несколько меньшие значения Р„-2,4*10®-1,3.1o5. ,

■Аниониты АН-ОИ со вторичными и первичдами аминогруппами имели еще более низкие значения что 1 можно объяснить большими ' 'стерическиш препятствиями Рис.2, Изменения коэффициентов распре- в реализации ионообменные

свойств всех групп и,онп:'а.

Экспериментально ''показано, что бромидаые комплексы ртути дают- более при^чые

деления анионных комплексов НсСЮ при сорбции на'ионитах АВ-1? и АШС при концентрации соли 0,1-0,5 моль/л

зоодинения с ионитами (Р^- 8.1(Р - 6« 10^) чем подаяние и хлоридкйе комплексы ртути и ряду селективности имели следующий вид:

Ну В г/~> Ну Зц~> Ид СЕч2" и Н^Ы^ > ЩНч^ .. Рг.д селективности для исследуемых ионитой с различно:? структурой функциональных групп имел вид: АНКС > АЗ > АН-221 > АН-5Т1.

Полученные результаты позволяют рекомендовать иониты мapo¿■; ШИС'и АЗ-1?^ для более широкого исследования у.У. сорбционных

свойств й целях рекомендации к применению в сорбционных процессах и: влечения,анионных комплексов ртути из производственных сточных вод и водоподготовки питьевых вод.

Д*лее на этих ионитах были исследованы изотермы сорбции анионш комплексов ртути из растворов -*ГаС1, Jfo.Br и Л&У (0,05 моль/л) пр изменении'концентрации ртути от 5-Ю"4 до 5*Ю"3 моль/л. Изотермы сорбции ртути на ионитах в координатах УЧср соответствовали изо термам Л^нгиира. Расчет основных разновесных характеристик проводили с использованием ЭсМ с применением поисковых методов и ШК. Изотермы в координатах.Сд= и основные сорбционкые характеристики ионитс'з представлена на рис.З и таблице 2.

Таблица 2

Основные характеристики изотермы сорбции Ич ) на •, ион.-тах АННГ и АЗ-17 из растворов 0,05 н л/~аС1, Яо. 6г} - ' 7/аЗ. ' -;

Характерно- 0,05 н //аС10,05н //а В Г0,05н ЛГаУ

тики сорб-----;---

ции • I ступень П ступень I ступень Г! ступень I ступень И с ту пен

Р .10*°-

та*

1обм корр.

I' -

^тях г

Коби Цкооп.

8 ' 0,75 10 . 1,28 . 9,5 I

1,4 2,4 1;50 '■2,65 1.5 . 2,46

633 ' 114 ббб . 136 649 КО

0,998 ■ 0,99 . 0,09 0,92 : 0,931

',0.Ю5 ¿9.1С4 9,3.105 С, 1,4" 10 8,1-Ю5 I 1,24.10'

1,42 2,7 1,6 2,9 1,5 ... 2,8

589 ■ III 6 СБ 129. 6СО

>,999 . 0,96.. 0,99 0,99 0,39 0,95

о

Такт,; образом, -з работе впервые была сделана попытка описать равновесие' ссрбции бромидньас,. иодидных ' и хлоридных анионных комплексов ртутч на ионитах АШС к АЗ-17 (п. ) с учетом изменения кон-•цгдариции различных анионных-форм ртути (Ю.

рассчитанные К0(3;), Р , Й^ош показывают, что исследуемые испиты проявляют высокую селективность в процессе сорбции .анионных комплексов ртути. Различия в сорбции иодидных и бромидных комплексов ртути с ростом их концентрации практически исчезают. Коб[) отличаются на значения соответствующие ошибке опыта (4:6).

.3. Исследование кинетических и динамических

закономерностей сорбции анионных комплексов 'ртути на ионитах /ЖС и АЗ-17(п.)

Дшее для рекомендации применения этих ионитов в технологичес-

о

Рис.3. Изотерм сорбции Но(П) на ионитах АНКО я'ЛВ-17 аз ; ■

растворов 0,05н мСИ, ЛГабГ, ЖлЧ. ^ ^

х процессах необходимо знание кинетических и динамических законо-рностей извлечения анионных комплексов ртути в зависимости от еи-. галоида, что. позволяет выбрать нужный тип сорбционного аппарата определить его габаритные характеристики (диаметр, высотуЧ

Кинетические исследования извлечения анионных комплексов^ ртути оводились в диапазоне температур 298-318° К при концентрации, рту-5. Ю-3 моль/л. Процесс ионного обмена,' в основе которого лежит остая химическая реакция, в_; действительности является сложны!.!,

многостадийным.

¿•настоящее время для обработки кинетики ионного обмена предложен ряд простых подходов,позволяющих рассчитать ггункпию "2)-

К? наш взгляд,наиболее простым и хорошо работающим при различных начальных и граничных условий является уравнение, предложенное Знаменским: г

-- 2Ь Ц(4-Ь) & "З^/-у/-л) &),

где ¿¿:о- критерий Еио. ' ■

о рассматриваемых условиях кинетики сорбпии очевидно доминирование тотрагалогенидного анионного комплекса На£у]г~ . Если учесть, что анионйт находится в АЫ'-форме, а ртуть Ш) в растворе. ■2 виао дгухзаряднрго анионного комплекса, то процесс вероятно,определяется .уравнением реакции:

2П-№ъ Ho.it [ЦрыТ- [п-/хъ]2 .[Н$НЖ]г~+г'НаГ П-ЛъИаЕ + +НаГ

или в средах с малым содержанием галогенвдов

гП-^НаГ+НаМг [П-Аъ]гЩМч]2'-

и,очевкдно,диффузной ионов п зерно попита.

¡6 таблице' 3 представлены величины Егоэ^гпциектоз дкггулии дня всех /.'икеткчеемт кривых; рассчитанное по_разшм $орыулам_,отражающим внутренним дафеГузил. Анализ величин ф показывает, что погрешность «при определении средней' величина Ог/> по всей тмнетичзсяо:* кривой щ превышала 8-18 отн.Й. Величины <Ъ для двух ионитов и А£~ «7 ^сравниваемых в процессе сорбции хлоридных анионных комилск-■сов практически идентичны. •■ ■

При рассмотрении процессов сорбции, б солидных .и иодиданх коьаК лег/гов рт^'ти ионит марки АККО показывает более высокие значения 'О , что/ вероятно, мо/кно объяснить большими значениями К0(5ц с учетом

Чд'Кы* Полученные значения элективных коэффициентов ди;Ну-зии'хорошо подчиняются урашепи» Арронкуса. £едичинк максимальной емкости"( ¿таг.) весьма близки для различи« галогенидных комплексов ртути, что позволяет говорить о близости К ^В таблица 4 ,представлены значения энергий активации (5акг) и .продэкспононциадмше мио-аат&ха для всех исследуемых систем. Наш таю:о доказан котеи-"саадояянй аффект зависимости энергий активоцкк даф^узаи и пред- ■ э1.сп0н0нт. Уравнешв_вм99г вид:

^0-16,3-0,46.3^ 1фи/? г 0,082.

Таблица 3

величины коэффициентов дтТгузии Нс1 (П) при ее сорбции из растворов 0,О1н //аС1, Л/а $Г, на ионитах ,

■Маска.

конкта рату-ра» . "К

Анион кокллексообразователь

се-

Ъ »кг8 саз, £>го-8 сое,

с,.^/сек с1//сек шоль

10'

.-В

«/'/сек

АЗ-17

238 ЗСО 218

1,5*0,30 2,64 1,65*0,31 2,66 X, 90-0,32 3,12

2,66-0,40 3,03 1,65*0,31 2,99*0,25 3,20 1,92*0,20 3,65*0,25 3,22 2,44*0,31

ест:,

ммоль

2,97 3,05.

.103 1,42*0,28 3,12 4,30*0,00- 3,28 2,32*0,33 3,22

ЛНКС 2Св 1,49*0',24 3,17 4,60*0,70 3,32 2,60*0,20 3,24

£13 1,83*0,36 3,19 и,72*1,10 3,40 3,(2*0,33 3,26

____.—.—-мм»»»«——I ; I . I ■ ■ .1 ■ 1 . I

Таблица 4

Тормодинамичоские параметры . внутренней ди'Иузип для различных галогенкдгшх сред

Пенит- Галоид х) Г1рс ^экспонента # ®акт К корр. С СЕ , ;шоль/л .

■се- -12,45 13,35 0,995 3,19

.«¿-17 в Г -9,155 ' 17,52 0,931 з,2б

3' -14,37 7,73 . 0,955 3,40

ег ЛН1С бг" 7" -13,55 -12,3 -11,7а 7,78 11,02 15,31 0,986 0,564 0,990 2,83 3,05 3,22

х) »

при концентрации галоида 0,Г н .

Полученные значения Еак \\ *£) хорошо согласуются с данными Коксуоэа по сорбции галоидных анионов ( Л» ,■•«?'•) на ионите АВ-17.

Проведений анализ кинетических кривых сорбит анионных гало-гскидаж комплексов ртути на промышленных марках ионитов АЗ-17. и АН!С показывает, что процесс сорбции протекает -достаточно быстро и . лшшткруяцеЯ стадией является внутренняя диЭДузия в зерне. Экспериментально показано, что процесс сорбции различных галогенидных комплексов ртути'на ионите АНКС меньше зависит от вида галоида и температуры, чем это наблюдается для испита АЗ-Г?(1с ). Полученные, результаты позволяют рекомендовать- применение этих ионитов в сорбгион-нш: технологиях с применением стандартных аппаратов колонного типа.

&леё нами были исследованы динамические выходные кривые извлечения хлоридных комплексов.ртути на ионите марки АНКС иэ модельных растворов с концентрацией ртути (П)(0,1-0,з)мг/л (модель сточных вод . производства витамина &>) .в^словиях проведения соответствующих опытов предполагали изменение объемной скорости в интервале(4-7}мл/мин и исходной концентрации(0,135-0,33)мг/л. . •

Анализ динамических кривых в кооординатах /луу./г"т(у показывает что тип,лимитирования наиболее близок к химическому, что может соответствовать реакции /^¿А'У'с группами СР"

Расчет проведен по оптимизационной программе поиска закоррели-рованнкх детерминирующих констант. Уравнение динамической исходной

кривой Р= У^ сГ) имеет вид:

+ + .

: • Величина , определенная в■эксперименте 'была близка 0,4, В нашем случае наибольшее соответствие показала химическая модель, когда зависимость линейна в основной части кривой и только небольшие симметричные отклонения наблюдаются для начального и конечного участка, Средняя квадратичная погрешность К^^ во всем блоке данных не превышала 5 отн.^, что свидетельствует об адекватности примененной модели динамики сорбции Но^Сбц на ионите марки АНКС, Расчетные параметры динамики сорбции представлены в табл.6.'1

Таблица 6

, Параметры расчета динамики сорбции на

ионите АНКС при различных условиях сорбции

опыта №■10'2 л/мин Л о • с ■ ■<Z)CE'I0"J моль/л Р Спр, моль/л

1 2 ■3 4,0 4,5 6,0 ' 2,58 2,48 "2,76 9,013 8,703 7,977 . 1340 1283 1277 1,5«10*17 6,82« 10"14 4,35-10"18

Полученные результаты исследований процесса сорбции анионных комплексов ртути на ионите марки АНКС позволяют разработать афсТек-„тивную.,технологическую схему очистки сточных вод, с обеспечением извлечения токсичного элемента до концентрации ниже П,ЦКа, а также дать рекомендации по режиму работы сорбционной колонны ( \Х/£ 35/гас ) и'ее габаритам Ш:оГ;>7:1). 1

F i

o,g - Я* w 0.2

// /* ty

/ ff"

fr / —в— »K/I;

—у— /»«ev.

шо да sffc neo пев

P<;c. 'i. Расчогные я эксшряпонтрльквз доходом) ярягчо П1хдасс&" сор-ÄjjHi ртутя на копите ноу!'.1! АПК0 из >.юдавы;огр гасгрора сто-4i:ux вод хш.лческпх пролзподскз. » G • I0—Чл/i.í îh î < Ü-•irV:,'¿m; S^J-S,75- 10"7:«оль/л; \Z«7,0Iwt; K/c( -7/1,13;

i'i.O.' Ó. сСЖСпМОСТЛ vOpKH Kp'.! IJX ЭДШрОВ&НЯЯ pjyïiï С 'íCíi'lTOB аШ»

:: A3-17 расггорок ;:СЮ4 от вида анионного .комплекса .

4, Исследование процессов десорбции галогениднкх комплексов ртути с ионитов

.Анализ литературы показывает, что работ,проведенных в этой области очень шло, и подбор элюенгов проводился без учета их токсичности и Еозмошого ' ; ущерба окружающей среда, D качестве основных элюентов использовали 20% HCl, IOüS jiütS' , БК раствор тиомочевины в 5% i/üj, jf&Cl, i/aOK. Причем,во многих случаях при высоких концентрациях.адоирующего раствора эколого-эконоиический ущерб от регенерирующего раствора превышал ущерб от извлекаемой- ртути, поскольку степени десорбции во всех случаях' были не-1зысокими(85-90?;). Данные по десорбции с ионитов броыидних и кодидных комплексов ртути в литерату-ро~вообще отсутствуют.

Поэтому на первом-отапе в статических условиях был исследован широкий' круг олюентов, взятых в большом избытке.

• Таблица б

■ . Зависимость степени (СЛ) десорбции ионитов в . с" о рте j^j И й^]от типа и концентрации элюента

AB-17

АНКС

Гип и концентрация элюента__

Hjßk1' H^^' H^f1' Hfjf

тс-иая HCl 20%-ная HCl ' 35&-ная HCl 5%-пая H,i ьУ

12?з-пая НЛ'0Э ЗД-5-ная КМ), 655-ная НСЮ^

29 13 5,7 • 28 12 8,3

56 30 9 3Q' 31

95 76 61 96 62 56

49,4 30,4 25 44 29 24

97 72 35 100 ' 38 21

У7 72 35 100 38 21

100 ■ 93 59 100 97 100

Нами был найден наиболее эффективный элюирующий агент {й% ' раствор ШЮ^), который обеспечивал десорбцию на 98-ЮС;5 хлоридных, бромид шх л иодидных комплексов ртути.

Полученные результаты были подтверждены и в динамических условиях десорбции на колонках б см3 и подачей элюента со скоростью

V0 =5 - Ю

кол.об./час* ..

Расчет проводился по основным"уравнениям регенерационной кривой

в координатах е'= У/ti) и программе, предложенной Ю.А.Леики-ным: •■„/>«« hr^mt- , ,

t _ =

4* Fi

и/ 1

Таблица 7

Параметры.регенерации иснитов, заряженных различными комплексами

Ионит . Нав' . V М^Ю5 • Врем выхода Ш1- СгИа* Экспер. время регенр. для

моль/кол ка для мкк' ' : к ольД регенерации 0,8 0,9 0/.59

АНКО а' ьс У 0,207 0,154 0,145 3,48 4,83 3,71 51,0 60,3 75,3 0,0104 0,01138 0,00825 0,95 1,00 0,98 59,4 71,6 87,3 64,3 78.2 94.3 73,8 97,8 115

й" 0,158 4,08 76,3 0,00989 0,906 87,3. 93,7 ИЗ

АЗ-17 ' 0,127 5,49 . 89,2 0,0106 I 103 Ш 135

у- 0,135 4,17 100 0,00864 0,93 ИЗ 120 .143

нин

формальное время контакта,, соответствуйте свободному объему, У"0~ 10 г£ш

м

со

где константа химической реакции,щраал " зарядка ионита,

моль/л; Р - степень Регенерации, Г№ах - время'для шхеда С-Рег, -

л /иаХ У

ооъеннад скорость подачи раствора, Сэд - мол.концентрация злюента.

предусматривался расчет но всей регонерационной кривой в варианте для бесконечной и короткой колонки..

Адекватность модели проверена в интервале различных скоростей подачи при расчете по всей кривой, графики адекватности показывают хорошее описание экспериментальных кривых предложенной моделью. Так расчетные величины С^у отличаются от С]^ а эксперименте не . более ¿3 OTH.fi. Данные табл.7 показывают большую зЛТектквиость в регенерации анионита АНКС по сравнению с анионитом А&-17 для всех галогенидов как по величинам Г^, так и по величинам ¿лц*. Величины времени, необходимого для достижения соответственно 0,8; 0,9; 0,39-ной регенерации, для анионита А11КС в 1,5 раза меньше, чем . ! таковые.для анионита АВ-17. Подобное ускорение может быть обя-ло-но э^ектом образования шутрисолевой формы аммониевых групп с ме-• тилентиольньши радикалами.

Установлено, что оптимальной скоростью проиесса десорбции яв-, дязтея 5-Ук0Лучас для Есех видов исследуемых анионных комплексов ртути, Оптимальный oбieм эл:секта'6-УК0Л. Концентрирование эду-" * ти^дос^игаемое десорбцией 855-ной НСЮ^,соответствует 90-100 раз. Результаты проведенных исследований подтвердили возможность селективной глубокой очистки (до ПДК) сточных вод от галогенидных аниокцых комплексов ртути с регенерацией и позволили предаожить технологическую схему сорбционной очистки сточных вод (ЕХК цеха -производства витамина, Б?). .

выводи

1. Рассчитаны концентрационно-распределительные диаграммы галогенидных форм Щ Ш)' -В' зависимости от концентрации и вида иона галоида. Определены характерные форш бромидных и иодидных комплексов ртути в модельных растворах с малым и следовым содержанием ртути.

2. На.основании систематических исследований выбраны аффективные маркк.сорбентов (АЗ-17 и АНКС), обеспечивающих селективное.из-

., влечение галоидных комплексов ртути до 1Щ{В.

3. Установлены закономерности изменения сорбционных свойств

. ионитов АВ-17 и АНЮ в зависимости от вида и заряда анионного коми-

- 15 -

* »ч/

лекса ртути. Определены равновесные параметр« изотерм сорбции(К-^н и емкости^ для сорбции различных галогенидных комплексов. Экспериментально определены ряды селективности: .. ". .

4. Исследованы кинетические параметра процессов сорбции рэзлич-ных видов галогенидных комплексов ртути на иоштах AB-I7 и АПКС. Определены элективные' коэффициенты внутренней диЯс'узни сорбции доминирующего комплекса. Рассчитаны энергии активации дия Фузии и. ' предэкспоненциальные множители. Установлен порядок изменения кинетических характеристик в ряду вида анионного комплекса П).' Показано существование компенсационного оф(Текта для параметров дн(Т-кузки, Еакт и предэкспоненциального множи'телй.

5. Проведен анализ кинетических кривых сорбции анионных комплексов A/j СП> на.ионитах A3-17 и АККС показывает, что процесс сорбции протекает достаточно быстро и лимитирующей стадией являются внутренняя ди:Тс"узия в горне. . . •

6. Проведено исследование динамических закономерностей сорбции хлориднмх комплексов ртути на ионите новой марки АКНС из модель- . ных растворов сточных вод химического производства витамина Показана адекватность химической модели, позволяющей с достаточной для практических целей точностью прогнозировать-работу ионо-. обменных гТильтров при варьировании исходной концентрации ртути, скорости течения раствора и геометрии колонки. Показано, что динамически;* процесс с использованием комплекеробразующего ионита АНКС протекает эффективно, что позволяет разработать технологическую схему очистки сточных вод с обеспечением извлечения токсичного элемента до концентрации нияе ПДКВ. . -

7. Исследован процесс' регонера1;ии ионитов, 'предложен элюент {&'> Ж Ю4), обеспечиващий. эффективную регенерацию анионитов

(F - О,'С-3-0,99) .для практических целей. Проведена сравнительная оценка десорбирующе?, способности ионитов .прошпленнах марок AB-I7' к A:uw. Установлены значительные преимущества в процессе десорб-конита новой марки АНКС (расход кислоты, степень десорбции). ,~дкк рекомендации по технологическому режиму процесса десорбции. -

о. На оснозакии полученных экспериментальных данных и рассчи- , тaiiüHX ыоделзй- со'рбцки -и -.десорбции предложена технологическая схе-• t:a очхеткк ' ртутьсодерк&цихсточных вод и водоподготовки питьевых бод с очистко'! -до концентрации ' H<j(n) ниже П,ВКд. ■

9. Проведен эколого-экономический анализ по оценке ущерба от сброса.и захоронения ртутьсодеряащего сырья завода "Амия" (г.Дамаск, Сирия).

Основные результаты изложены в работах: I. Ь^са Н., Тарасова Т.И,, ЛеЧкин Ю.А. Исследование сорбции анионных комплексов ртути ионитами, «ШХ, 1994, т.60, № 9. С .16871691.

Муса Н,, Тарасова Т.И,,Сорбция анионных комплексов ртути на ионитах //Тез.докл. конф. "Ыеждународ.конф.молодых ученых по химии и химической технологии".-!.!., 6.12.93. - С.62. "3, Муса Н., Тарасова Т.Ц., Лейкин Ю.А. Исследование сорбции гаяоге-нидных комплексов ртути на анионитах.,/Др. Дамасского Университета. 1994 (в печати),

...........

Подл.к г.сч.З. 11 - 1)Ч г ■ Зак.Ш Объем I п.л. Тираж 100 Типография РХТУ им.Д.И.Менделеева •