Очистка сточных вод гальванических производств от ионов меди и аммония - Дипломная работа

Среди многих видов загрязнения окружающей среды, химическое загрязнение природных вод имеет важное значение. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, индустрия, разнообразные природные явления, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Кардинальное решение проблемы охраны окружающей среды состоит в разработке и внедрении экологически безопасных, безотходных технологических процессов и производств. В тоже время в обществе происходит понимание того, что дальнейшее развитие техники и технологии по пути создания новых продуктов с новыми качествами часто приходит в противоречие с условиями самой жизни на земле, с нормальным функционированием природной среды.Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объема сточных вод, содержащих вредные примеси тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активных веществ и других высокотоксичных соединений, а также большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод, содержащих тяжелые металлы в малорастворимой форме. Многие химические вещества, поступающие в окружающую среду, в том числе и в водоемы, а через питьевую воду в организм человека, помимо токсического действия обладают канцерогенным (способны вызвать злокачественные новообразования), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности) и тератогенным действием (способны вызвать уродства у рождающихся детей). Ионы тяжелых металлов (хрома, никеля, меди, кадмия, цинка, свинца) нарушают работу кальмодулина - одного из основных регуляторов процессов жизнедеятельности организма и других важнейших белков. Канцерогенное действие на теплокровных животных при поступлении в организм с питьевой водой оказывают мышьяк, селен и палладий, а при поступлении в организм другими путями - хром, бериллий, свинец, ртуть, кобальт, никель, серебро, платина. В крупных городах и промышленных центрах вредные вещества поступают в водоемы в виде различных соединений и смесей, оказывающих совместное, или так называемое комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации.Загрязнения третьей группы наиболее эффективно извлекаются из воды в процессе адсорбционной очистки, а загрязнения четвертой группы, представляющие собой электролиты, удаляют из воды переводом ионов в малорастворимые соединения, используя для этого реагентный метод или методы обессоливания. Однако один из указанных методов самостоятельно не обеспечивает в полной мере выполнение современных требований: очистка до норм ПДК, особенно по ионам тяжелых металлов; возврат 90-95% воды в оборотный цикл; невысокая себестоимость очистки; малогабаритность установок, утилизация ценных компонентов (кислот, щелочей, металлов). При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь. Проведенные исследования по очистке сточных вод гальванического производства в условиях электрохимической неравновесности установили, что восстановительные процессы в сточных водах протекают при взаимодействии сольватированных электронов с гидратированными и связанными в комплексные соединения ионами металлов. Свежеобразованные гидроксиды железа обладают высокой сорбционной активностью к катионам, которые удаляются из сточных вод при контакте с гидроксидом при увеличении, названные катионы образуют гидроксиды металлов, которые при наличии в сточной воде гидроксидов железа значительно быстрее коагулируются и отделяются от жидкости.На практике используют как химические, так и электрохимические способы регенерации, позволяющие выделить медь из раствора в порошкообразной или пластинчатой форме, в которой она может быть использована в промышленности. Хотя преимущество регенерации травильных растворов и выделения со держащейся в них меди достаточно очевидно (экономически выгодно, чтобы установка по регенерации меди работала не менее 16 часов в сутки [11]), в процессе производства электронных печатных плат значительные количества медьсодержащих аммиачных травильных растворов сбрасываются в виде сточных вод. Эффективность данного способа, при применении на большинстве предприятий, не превышает 60-70 %, т.е. не достигает предельно допустимой концентрации ионов меди в сточной воде [13]. Применение гидроксида натрия взамен гидроксида кальция позволяет вернуть в производство медь [16], но не решает вопрос утилизации аммиака, который или выбрасывается в атмосферу, а если и поглощается водой, то это требует значительных капитальных затрат. Степень очистки от меди данным способом составила не более 86 % при и