×
27.08.2013
216.012.63fb

СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЯ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано для взаимной очистки отработанных растворов предприятий, имеющих хромсодержащие сточные воды, и сточных вод, содержащих отходы производства антибиотиков. Для осуществления способа к хромсодержащим отработанным растворам в технологической емкости добавляют серную кислоту до рН 1-2, затем для восстановления Cr(VI) до Cr(III) используют сточные воды, загрязненные отходами производства антибиотиков, содержащими бутилацетат и некондиционные лекарственные препараты - антибиотики ампициллин, оксациллин, цефазолин. Процесс восстановления ведут при температуре не ниже 30°С и не выше 60°С при времени взаимодействия реагентов не менее 10 мин. Контроль полноты восстановления осуществляют потенциометрическим методом. Способ обеспечивает снижение концентрации шестивалентного хрома в отработанных растворах до значений ПДК и ниже при взаимной утилизации больших объемов сточных вод. 2 ил., 1 табл.
Основные результаты: Способ утилизации отработанных растворов, содержащих шестивалентный хром, путем восстановления Cr(VI) до Cr(III), включающий смешивание хромсодержащих отработанных растворов с раствором серной кислоты до рН 1-2 и с отходами других производств, отличающийся тем, что для восстановления Cr(VI) до Cr(III) используют сточные воды, загрязненные отходами производства антибиотиков, содержащими бутилацетат и некондиционные лекарственные препараты - антибиотики ампициллин, оксациллин, цефазолин, процесс ведут при температуре не ниже 30°С и не выше 60°С при времени взаимодействия реагентов не менее 10 мин.
Реферат Свернуть Развернуть

Способ утилизации отработанных растворов, содержащих шестивалентный хром, путем восстановления Cr(VI) до Cr(III) сточными водами, содержащими отходы производства антибиотиков и некондиционные лекарственные препараты, относится к области охраны окружающей среды и может быть использован для взаимной очистки сточных вод предприятий, имеющих хромсодержащие сточные воды и сточные воды, содержащие отходы производства антибиотиков (ОПА), а также некондиционные лекарственные препараты (НЛП).

Способ позволяет снизить концентрацию Cr(VI) в отработанных растворах до значений ПДК и ниже, а также утилизировать большие объемы сточных вод, содержащих ОПА и НЛП без дополнительных затрат.

Очистка отработанных растворов предприятий от Cr(VI), а также утилизация НЛП-антибиотиков и отходов их производства - необходимый, но сложный и дорогостоящий процесс, требующий большого количества различных ресурсов. Необходимость очистки промышленных растворов от вышеназванных загрязнений вызвана следующими факторами:

- они являются токсикологически и экологически опасными отходами,

- с ними соединения хрома и отходы производства антибиотиков попадают в канализацию, создавая дополнительную нагрузку на городские очистные сооружения,

- антибиотики, попавшие в окружающую среду, создают условия для выведения штаммов патогенных микроорганизмов, резистентных к действию данного лекарственного препарата;

- со сточными водами теряется большое количество хрома, ставшего дефицитным во всем мире.

Известен способ восстановления Cr(VI) до Cr(III) металлическим железом (стальная стружка, скрап и т.д.). В этом случае подкисленные до рН=2-2,5 хромсодержащие сточные воды фильтруют через находящийся в реакторе слой железной стружки или через колонку, заполненную смесью металлических алюминиевых и железных стружек. Предпочтительно использовать смесь алюминиевой стружки и порошка железа при соотношении от 0,5:1 до 3:1. Обрабатываются таким образом сточные воды, нагретые до 40-80°С:

Образование гальванических пар Fe-Al снижает пассивацию поверхности Al хроматами [1].

Недостатками этого способа являются:

- потери металлов, используемых в качестве реагентов (Al и Fe стружек) и восстанавливаемого (Cr(VI)), которые безвозвратно теряются, переходя в неиспользуемый шлам,

- дополнительное загрязнение сточных вод ионами алюминия и железа,

- увеличение количества образующегося шлама за счет осаждения гидроксида железа,

- дополнительный расход кислоты для подкисления смеси,

- дополнительный расход электроэнергии для подогрева смеси.

Наиболее близким по технической сущности является способ [2], заключающийся в восстановлении Cr(VI) до Cr(III) древесными опилками - отходами мебельного производства. Способ рекомендован для растворов травления сополимеров стирола, содержащих (г/дм3): H2SO4 - 326; Н3РO4 - 105; Cr(VI) - 70-100; Cr(III) - 5-10.

Данный способ позволяет в течение суток перевести шестивалентный хром в трехвалентное состояние. При наличии в растворе примесей металлов (Al, Fe) процесс восстановления протекает еще медленнее.

Недостатком данного способа является следующее:

- большое время протекания реакции восстановления Cr(VI) (десятки часов);

- реакция протекает с сильным разогревом раствора. Техническим результатом реализации предлагаемого способа утилизации является:

- совместная утилизация двух категорий стоков, каждый из которых содержит вредные вещества;

- более эффективная очистка сточных вод содержащих Cr(VI) по сравнению с [2];

- уменьшение времени восстановления хрома до 10-20 минут;

практически беззатратная утилизация некондиционных лекарственных препаратов-антибиотиков, а также сточных вод содержащих отходы производства антибиотиков;

- возврат хрома для повторного использования в производстве;

- уменьшение объемов неочищенных сточных вод попадающих в городскую канализацию.

Это достигается тем, что в способе утилизации отработанных растворов, содержащих шестивалентный хром путем восстановления Cr(VI) до Cr(III), используются сточные воды, содержащие ОПА (бутилацетат, мицелий, антибиотики) и НЛП-антибиотики.

Метод основан на восстановлении органическими веществами дихромата калия в сернокислой среде. Дихромат калия при этом восстанавливается согласно уравнению:

Стандартный окислительно-восстановительный потенциал данной полуреакции равен +1,33 В, что свидетельствует о высокой окислительной способности дихромат-иона.

Сточные воды, содержащие ОПА, представляют собой нативный раствор, состоящий в основном из мицелия, образующегося при отделении грибка от производимого им антибиотика и остатков бутилацетата (СН3СОО(СН2)3СН3), используемого для промывки антибиотика.

Отработанные растворы, содержащие хром, образуются в процессе нанесения декоративных и защитных покрытий. Объем, количественный и качественный состав хромсодержащих стоков зависит от технологии, а также от расхода воды на промывку и применяемой схемы промывки.

При восстановлении хрома химическая реакция протекает по двум параллельным направлениям.

Во-первых, в два этапа, когда бутилацетат, гидролизуясь, разлагается на бутанол и уксусную кислоту, которые на втором этапе взаимодействуют с дихроматом калия, понижая степень окисления Cr(VI) и переводя его в менее токсичную и более удобную для утилизации (трехвалентную) форму.

Во-вторых, химическая реакция протекает в один этап, когда бутилацетат в слабокислой среде взаимодействует с дихроматом калия.

Следуя по первому пути бутилацетат (СН3СОО(СН2)3СН3) в водной среде разлагается на уксусную кислоту (СН3СООН) и бутанол (CH3-(CH2)3-ОН) в соответствии с уравнением реакции:

Затем уксусная кислота (СН3СООН) и бутанол (CH3-(CH2)3-OH) вступают в реакцию с дихроматом калия (K2Cr2O7) по следующим реакциям:

Образующийся в реакции (4) оксалат калия (КООС-COOK) при избытке окислителя далее преобразуется до углекислого газа:

Второй вариант протекания реакции описывается уравнением:

Не выявлены решения, имеющие признаки заявляемого способа. Способ утилизации хромсодержащих отработанных растворов НЛП-антибиотиками и сточными водами, содержащими ОПА, осуществляется следующим образом.

К хромсодержащим отработанным растворам в технологической емкости добавляют серную кислоту до рН 1-2, затем НЛП-антибиотики и сточные воды, содержащие отходы производства антибиотиков в количестве, достаточном для восстановления хрома на 90% Контроль полноты восстановления хрома ведут в соответствии с [4]. При проведении процесса среда раствора должна оставаться кислой (рН 1-2)

Время взаимодействия реагентов должно быть не менее 10 минут для наиболее полного их вступления в реакцию. Температура смеси должна быть не менее 30-40°С, иначе снизится скорость процесса, и не более 60°С, так как часть реагента (бутилацетат) может испариться.

Оставшийся избыток шестивалентного хрома восстанавливают традиционным бисульфитным методом [3]. Контроль полноты восстановления хрома ведут в соответствии с [4].

При выполнении всех перечисленных условий остаточная концентрация Cr (VI) в обработанных таким образом сточных водах будет существенно ниже ПДК. То есть весь токсичный Cr (VI) перейдет в менее токсичную и более удобную для утилизации форму - Сr (III).

Данный способ апробировался на НЛП-антибиотиках (ампициллин, оксациллин, цефазолин) и сточных водах, содержащих ОПА.

Сточные воды, содержащие ОПА имели следующие параметры: химическая потребность в кислороде не менее 12600 мг/л и концентрация бутилацетата не менее 2500 мг/л.

Количество хромсодержащего раствора в условиях эксперимента было постоянным и равнялось - 1 мл (Снач=10 мг/л), количество реагента (нативного раствора) добавляли в диапазоне от 0,1 до 1 мл с шагом дискретизации 0,1, в смесь добавляли серную кислоту (3,5 н.) 0,5 мл, так как экспериментально установлено, что понижение рН способствует наиболее полному Cr (VI).

Проведенный при описанных выше условиях эксперимент дал результаты, показанные на фиг.1 при температуре 30°С и фиг.2 при температуре 40°С.

Из приведенных зависимостей видно, при 30°С остаточная концентрация Cr(VI) уже при добавлении 0,2 мл нативного раствора уменьшается до значений меньших ПДК и эта динамика сохраняется во всем исследуемом диапазоне значений. При 40°С уже при добавлении 0,1 мл нативного раствора остаточная концентрация Cr(VI) существенно меньше ПДК.

В таблице приведены соотношения компонентов для очистки отработанных растворов от Cr(VI). Расчет объема сточных вод, содержащих отходы производства антибиотиков и серной кислоты приведен на 1 м3 хромсодержащих отработанных растворов.

Таблица
Концентрация Cr(VI) в отработанных растворах, г/м3 Объем сточных вод, содержащих ОПА, необходимый для восстановления Cr(VI), м3 Объем серной кислоты, м3 (1:10)
min max
18 0,005 0,05 0,00025
21,6 0,006 0,06 0,0003
25,2 0,007 0,07 0,00035
28,8 0,008 0,08 0,0004
32,3 0,009 0,09 0,00045
36 0,01 0,1 0,0005
39,6 0,011 0,11 0,00055
43,2 0,012 0,12 0,0006
46,8 0,013 0,13 0,00065
50,4 0,014 0,14 0,0007
54 0,015 0,15 0,00075

Концентрация Cr(VT) может быть и больше

Литература

1. Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. М.: Металлургия, 1980. - 224 с.

2. Юдина Т.Ф., Строгая Г.М., Широкова Т.М. Удаление шестивалентного хрома из отработанного раствора травления пластмасс. - Гальванотехника и обработка поверхностей, 1996, том 4, №3, с.38-43.

3. Проскуряков В.А. Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л. «Химия», 1977. - 464 с.

4. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. - М.: Химия, 1984. - 448 с.

Способ утилизации отработанных растворов, содержащих шестивалентный хром, путем восстановления Cr(VI) до Cr(III), включающий смешивание хромсодержащих отработанных растворов с раствором серной кислоты до рН 1-2 и с отходами других производств, отличающийся тем, что для восстановления Cr(VI) до Cr(III) используют сточные воды, загрязненные отходами производства антибиотиков, содержащими бутилацетат и некондиционные лекарственные препараты - антибиотики ампициллин, оксациллин, цефазолин, процесс ведут при температуре не ниже 30°С и не выше 60°С при времени взаимодействия реагентов не менее 10 мин.
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЯ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЯ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
10.08.2014
№216.012.e70f

Способ обеззараживания воды

Изобретение относится к комплексной обработке воды окислителем персульфатом натрия и ионами тяжелых металлов, в частности серебра, меди, цинка, и может быть использовано для обеззараживания оборотной воды бассейнов и доочистки сточных вод предприятий. Способ обеззараживания воды включает ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524944
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.11.2014
№216.013.0797

Устройство для электрохимического исследования коррозии металлов

Устройство для электрохимического исследования коррозии металлов относится к области исследования коррозионного поведения материалов в различных средах с помощью построения коррозионных диаграмм, что позволяет оценить характер воздействия отдельных факторов на скорость коррозии, а также выявить...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533344
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.08.2015
№216.013.6a16

Устройство для измерения переходного сопротивления, износостойкости и антифрикционных свойств гальванических покрытий

Устройство для измерения переходного сопротивления, износостойкости и антифрикционных свойств гальванических покрытий, выполненное в одном блоке с комплектом сменных принадлежностей, позволяет проводить исследования вышеперечисленных свойств в соответствии с требованиями ГОСТ 9.302-88....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558711
Дата охранного документа: 10.08.2015
25.08.2017
№217.015.bce2

Способ нанесения гальванических покрытий сплавом олово-цинк

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к нанесению гальванических покрытий сплавом олово-цинк с содержанием цинка в сплаве 20-80%, и может быть использовано для нанесения защитных покрытий, в том числе в виде альтернативы кадмиевым покрытиям. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616314
Дата охранного документа: 14.04.2017
25.08.2017
№217.015.d140

Способ утилизации отработанного медно-аммиачного раствора

Изобретение относится к утилизации отработанных медно-аммиачных растворов травления печатных плат. Способ включает обработку отработанного концентрированного медно-аммиачного раствора раствором соляной или серной кислоты до рН 5,5-6,5 для отделения ионов меди в виде осадка гидроксида меди....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622072
Дата охранного документа: 09.06.2017
Показаны записи 1-10 из 85.
10.01.2013
№216.012.1903

Способ получения покрытий на поверхностях глухих отверстий деталей из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Способ включает электрохимическое оксидирование деталей с глухими отверстиями, которое осуществляют в течение 30-100 минут, при этом раствор, в котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471895
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19eb

Способ стабилизации тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы тензорезисторного датчика давления

Изобретение относится к технологии изготовления тензорезисторных датчиков давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем. Сущность: разогрев тензорезисторов импульсным электрическим током проводят после герметизации внутренней полости системы датчика при одновременном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472127
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a05

Способ прогнозирования риска отторжения трансплантата при ксенопластике

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть применено для оценки степени риска отторжения ксеноперикардиальной пластины при трансплантации ее в переднюю брюшную стенку. Сущность способа: на 7-10 сутки после операции важно определиться с прогнозом и дальнейшей тактикой -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472153
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.2115

Способ охраны периметра объекта

Способ может быть использован для охраны периметра различных объектов, таких как крупные заводы, атомные электростанции, частные предприятия, склады со взрывоопасными и химическими веществами, а также для охраны частных территорий, особняков и других объектов различной категории. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473970
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.07.2013
№216.012.5757

Щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитно-декоративных покрытий. Электролит для нанесения сплава медь-олово содержит компоненты при следующем соотношении, г/л: сульфат меди пяти-водный 20-25, сульфат олова 3-10, аммоний щавелевокислый 45-55,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487967
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.08.2013
№216.012.651c

Способ измерения цвета в произвольной системе координат

Изобретение относится к измерительным устройствам для определения координат цвета и может использоваться для контроля цветовых характеристик. Способ измерения координат цвета включает освещение исследуемого образца, корректировку относительной спектральной чувствительности многоэлементного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491521
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.09.2013
№216.012.6c10

Способ строительства и укрепления автомобильных дорог

Способ строительства и укрепления автомобильных дорог относится к области дорожного строительства и может быть использовано при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте дорог. Технический результат: расширение эксплуатационных возможностей за счет укрепления тела дорог и дорожной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493315
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c52

Устройство для глушения шума двигателя

Изобретение относится к области автомобилестроения и предназначено для снижения уровня шума. Сущность изобретения: устройство для глушения шума двигателя содержит корпус, впускной и выпускной патрубки. В корпусе смонтированы вертикальный и горизонтальный рассекатели, вертикальная продольная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493381
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.7b77

Электропривод шаговый

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в шаговом электроприводе, в котором не шаговый электродвигатель работает в шаговом режиме и расположен на некотором расстоянии от источника управляющего напряжения. Техническим результатом является упрощение схемы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497269
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7f72

Устройство для диагностики состояния биологических объектов

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство содержит источник стабилизированного тока, схему управления, кнопки "Пуск" и "Опрос", ключ, измеритель временных интервалов, три пороговых элемента, устройство записи и считывания информации, блок памяти, формирователь энергетических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498299
Дата охранного документа: 10.11.2013
+ добавить свой РИД