УДАЛЕНИЕ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИОННЫМ ОБМЕНОМ

Удаление из сточных вод тяжелых металлов ионным обменом - может осуществляться как сильнокислотными (в водородной форме), так и слабокислотными (в натриевой форме) катионитами. Тяжелые металлы — медь, цинк, никель, кадмий и другие могут содержаться в сточных водах раздельно или в смесях в различных комбинациях и количественных соотношениях. Рекомендуются следующие марки катионитов: КУ-2, КБ-4, сульфоуголь, КУ-1. Na-катионирование применяют преимущественно при извлечении ионов тяжелых металлов из различных однокомпонентных растворов для последующей утилизации их соединений. Для очистки многокомпонентных слабоконцентрированных 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 катионитов. Однако карбоксильные катиониты могут применяться только при очистке нейтральных или слабощелочных сточных вод.
Сильнокислотные сульфокатиониты эффективно извлекают ионы цинка в широком диапазоне значений рН, в том числе из кислых сред. Регенерация насыщенных сульфокатионитов производится 10%-ми растворами серной кислоты, карбоксильные катиониты могут регенерироваться 5%-м раствором Na2S04. Концентрация цинка незначительна и достигает лишь 6 — 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) составляет 37—50 г на 1 литр набухшей смолы. Рекомендуется регенерировать отработанным катионитом 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—20%-м раствором серной кислоты. Извлечение ионов никеля из сточных вод эффективно осуществляется на катионите КУ-2-8. Скорость фильтрования сточных вод 12—15 м/ч. Регенерация катионита производится 20%-м раствором серной кислоты со скоростью 0,5 м/ч при расходе регенерирующего раствора 2 л на 1 кг загрузки (0,45 кг H2SO4 на 1 кг катионита). Концентрация сульфита никеля в элюате достигает 250 г/л (95 г/л по никелю). Полученные при регенерации элюаты могут быть использованы в процессах никелирования.
При ионообменной очистке сточных вод, содержащих катиониты многих металлов, элюаты от регенерации катионитов представляют собой кислые растворы смеси солей этих металлов. Переработка таких элюатов с целью выделения и утилизации отдельных металлов — задача сложная и часто экономически нецелесообразная. Обычно их подвергают реагентной обработке вместе с концентрированными отходами производства (в гальванических производствах — отработанные электролиты и растворы от обработки металлов). Элюаты, образующиеся от регенерации катионитов 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.