Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЕБРА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к способам извлечения серебра ионным обменом из сточных вод и отработанных технологических растворов в фотографических процессах.

Известен способ извлечения серебра из содержащей его воды с использованием композиционного сорбента, состоящего из частиц инертного носителя с иммобилизованным на них химическим осаждением сульфидом свинца, включающий обработку воды сорбентом путем их контактирования при фильтрации воды через заполненную сорбентом колонну с преобразованием сорбента в продукт обработки в виде сульфида серебра, иммобилизованного на частицах носителя, отделение обработанной воды от продукта обработки (SU, N1321681, C02F 1/58, опубл. 07.07.87).

Этот способ можно считать близким аналогом предлагаемого изобретения. В способе используют сорбент, содержащий в качестве частиц инертного носителя стеклянную крошку или стекловату с нанесенной на них путем химического осаждения пленкой сульфида свинца толщиной 30-50 нм. Извлечение серебра проводят при скорости фильтрации воды без «проскока» ионов серебра. При удельной поверхности сорбента более 1700 м²/г его емкость по серебру составляет 0,3 мг-экв/г, или 32,36 мг/г, или 3,24% в расчете на массу сорбента. В примере реализации способа скорость обработки воды - 10 мл за 8,3 мин в расчете на 5 см³ объема сорбента с полным расходом его емкости.

Недостатками способа являются низкая скорость процесса обработки и низкая эффективность процесса в целом, что обусловлено низкой емкостью используемого в нем сорбента.

Новыми результатами от использования предлагаемого способа являются повышение степени очистки воды и скорости процесса очистки.

Указанные результаты достигаются тем, что способ извлечения серебра из сточных вод и технологических растворов с использованием композиционного сорбента, содержащего частицы инертного носителя в виде целлюлозных волокон, содержащих, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, и сульфид свинца, иммобилизованный на них химическим осаждением в количестве 50-300 мас.ч. на 100 мас.ч. волокон, включает обработку воды сорбентом путем их смешения с получением дисперсии и с преобразованием сорбента в продукт обработки в виде целлюлозных волокон с иммобилизованным на них сульфидом серебра, отделение обработанной воды от продукта обработки методом напорной флотации с получением флотошлама. Сорбент используют в количестве 50-200 мг/дм³ воды. Флотошлам или его часть возвращают в процесс обработки воды, а выводимые из процесса флотошлам и обработанную воду утилизируют.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Обработку воды с целью извлечения из нее серебра проводят с использованием установки, состоящей из реактора-смесителя, сатуратора, флотатора и фильтр-пресса (или центрифуги). В смеситель с любой заданной объемной скоростью (например, со скоростью образования стока) подают содержащую серебро сточную воду или отработанный технологический раствор и заданное количество дисперсии сорбента. Извлечение из воды серебра проходит по механизму катионного обмена с превращением одного соединения серы - сульфида свинца, в другое соединение - в сульфид серебра, имеющего меньшую растворимость. Произведение растворимостей ионов свинца и серы на четыре порядка больше произведения растворимостей ионов серебра и серы. Поэтому в водной среде сульфид свинца переводится в сульфид серебра.

Сорбент - это материал с очень высокой дисперсностью частиц. Сорбированные на целлюлозных волокнах мелкодисперсные частицы сульфида свинца имеют громадную удельную поверхность и обладают высокой химической активностью. Поэтому скорость преобразования сульфида свинца в сульфид серебра очень велика.

В процессе обработки воды проявляется еще одно важное для флотационной технологии свойство композиционного волокнистого сорбента. В воде без перемешивания волокна за 10-15 сек образуются хорошо флотируемые флоккулы и хлопья. При перемешивании они легко разрушаются с образованием однородной суспензии, но без перемешивания волокна вновь быстро образуют флоккулы и хлопья.

Суспензию из смесителя направляют в сатуратор, насыщают ее воздухом и подают в водораспределитель в камере флотатора. Давление сбрасывается до нормального и из воды выделяются пузырьки воздуха. Отдельные волокна и, особенно, флоккулы и хлопья хорошо их удерживают и все взвешенные вещества полностью флотируются к поверхности воды в камере флотатора и образуют слой флотошлама. Осветленную воду, не содержащую серебра и взвешенных частиц, выводят из флотатора и направляют на утилизацию. Флотошлам подают в фильтр-пресс или на центрифугирование, обезвоживают и направляют на утилизацию.

Серебро в сточной воде или отработанном технологическом растворе обычно содержится в виде нитрата. После извлечения серебра по предлагаемому способу в воде в растворенном виде находится нитрат свинца в количестве, стехиометрически равном количеству извлеченного из воды серебра. Эту воду целесообразно использовать в процессе приготовления сорбента на основе сульфида свинца, используемого в предлагаемом способе извлечения из воды серебра. Если учесть, что технология получения такого сорбента проста, а ее производительность в общем случае определяется скоростью образования стока или отработанного технологического раствора и соответствующей этой скорости производительности флотатора в установке для извлечения серебра, установку для получения сорбента целесообразно иметь в составе установки для обработки воды. Она должна состоять из смесителя, реактора, сатуратора и флотатора.

Продуктами утилизации флотошлама могут быть чистый сероводород и раствор нитрата серебра, газообразный SO₂ и металлическое серебро.

Следующие примеры иллюстрируют возможность предлагаемого способа. Пример 1. Воду с содержанием серебра 3 мг/дм³ и суспензию сорбента с соотношением в нем сульфида свинца : целлюлозное волокно (ССв:ЦВ), равном, в мас.ч., 50:100 и расходом 50 мг на 1 дм³ воды, подают в проточный смеситель, затем в сатуратор, далее во флотатор и с использованием известного метода напорной флотации отделяют от воды твердые продукты ее обработки в виде шлама. Продукт обработки - это целлюлозные волокна с прочно иммобилизованными ими частицами Ag₂S. 1 мас.ч. серы в PbS связывает 6,74 мас.ч. серебра. Соответственно, теоретическая емкость 50 мг используемого в примере сорбента, содержащих 2,23 мг серы, равна 15 мг серебра. В примере в тракте движения сорбента от точки подачи его в сточную воду до вывода из флотатора в виде флотошлама сорбируются 3 мг серебра. Коэффициент использования ССв 20%.

Очевидно, что эффективность использования ССв при обработке сточных вод с низким содержанием серебра можно повысить путем использования известного приема - возврата части флотошлама в процесс (в смеситель) при равном ей снижении подачи свежего сорбента. В установившемся режиме при подаче 40 мг шлама (по сухим веществам) и 10 мг свежего сорбента на 1 дм³ воды с содержанием серебра 3 мг/дм³ коэффициент использования сульфида свинца увеличивается до 82%.

По справочным данным, растворимость Ag₂S равна 10^-15 г на 100 г воды. Соответственно, степень извлечения серебра и, соответственно, степень очистки воды от серебра следует считать высокой.

Пример 2. Обрабатывают воду с содержанием серебра 70 мг/дм³. Для обработки используют сорбент с соотношением ССв:ЦВ=200:100 при его расходе 150 мг/дм³ воды. Теоретическая емкость такого количества сорбента равна 90 мг серебра. Соответственно, при полном извлечении серебра коэффициент использования сульфида свинца равен 77,7%. Флотошлам полностью выводят из системы очистки и направляют на утилизацию. Осветленную воду направляют на переработку.

Пример 3. Обработке подлежит вода с содержанием серебра 250 мг/дм³. Эту воду разбавляют до содержания серебра 120 мг/дм³. Для обработки разбавленной воды используют сорбент с соотношением ССв:ЦВ - 300:100 при его расходе 200 мг/дм³ воды и их теоретической емкости 135 мг серебра. При полной очистке коэффициент использования ССв равен 88,8%. Флотошлам и обработанную воду направляют на утилизацию.