Извлечение цинка и марганца из сточных вод промышленных предприятий

Студ. Фролова Н.В., студ. Дударникова В.Д., доц. Воропанова Л.А.

Кафедра химии.

Северо-Кавказский государственный технологический университет

Проведены исследования по извлечению ионов цинка и марганца из водных растворов смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина. Показана возможность совместного и селективного извлечения указанных ионов из водных растворов.

Извлечение ионов цинка и марганца из сточных вод промышленных предприятий экстракцией сдерживается из-за дороговизны используемых экстрагентов. Поиск недорогих и легкодоступных экстрагентов для извлечения экологически опасных ионов металлов является актуальным*.

В данной работе рассмотрены возможности использования сравнительно недорогого и легкодоступного экстрагента – смеси олеиновой кислоты и триэтаноламина в керосине или бензине для извлечения ионов цинка и марганца из сточных вод промышленных предприятий.

Экстрагент добавляли к исходному раствору сульфата марганца или смеси сульфатов марганца и цинка объёмом 190 см3 в количестве 10 см3 (отношение органической и водной фаз О:В=1:19). Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Органическую фазу отделяли от водной, в водной определяли величину рН и остаточную концентрацию металлов. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе извлечения металлов в качестве нейтрализаторов применяли растворы щёлочи NaOH и кислоты H2SO4.

Используя значения концентраций металла в водном растворе - исходном и после экстракции, рассчитывали коэффициент распределения металла между органической и водной фазами.

В таблице приведены результаты экстракции из раствора смеси солей сульфатов цинка и марганца, указано время контакта фаз при заданной величине рН, концентрация ионов металлов в исходном растворе и в осветлённой водной фазе, коэффициент распределения D, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций ионов металлов в органической и водной фазах, коэффициент разделения металлов b, рассчитываемый как отношение коэффициентов распределения соответствующих металлов, окраска водной и органической фаз в момент их разделения.

Объёмы органической и водной фаз изменяются по сравнению с исходными незначительно: объём органической – не изменяется, водной – в пределах 0,8 – 1,0.

Разбавитель-керосин. Из данных таблицы следует, что экстракция ионов цинка осуществляется при рН = 3-7, ионов марганца – при рН = 5 – 7, DZn = 8 – 19, DMn = 4 – 8 соответственно. Коэффициент разделения β=5 – 6 при рН=4 – 5 свидетельствует о возможности селективного извлечения цинка из водных растворов марганца. При рН ≥8 образуется осадок, при этом извлечение цинка и марганца составляет 85 %.

Разбавитель-бензин. Из данных таблицы следует, что экстракция ионов цинка осуществляется при рН = 4 – 5 и 7 – 9, ионов марганца – при рН = 8 – 9, DZn = 13 и 35 – 90, DMn = 23 – 99 соответственно. Коэффициент разделения β = 5 – 9 свидетельствует о возможности селективного извлечения ионов цинка из растворов, содержащих ионы марганца.

Сравнение результатов экстракций ионов цинка и марганца из индивидуальных растворов и из раствора смеси солей сульфатов цинка и марганца свидетельствует о том, что присутствие марганца практически не влияет на экстракцию ионов цинка, а присутствие цинка на порядок снижает показатели экстракции марганца. Оба металла уменьшают интервал рН раствора, в котором осуществляется их экстракция.

Выводы

1. Использование в качестве экстрагента смеси олеиновой кислоты и триэтаноламина позволяет получать высокие показатели как совместного, так и селективного извлечения ионов цинка и марганца из водных сред.

2. Инертный разбавитель влияет на результаты экстракции. Более высокие показатели экстракции получены при использовании бензина, однако, использование вместо бензина в качестве инертного разбавителя керосина для экстракционного извлечения и разделения ионов цинка и марганца позволяет снизить стоимость экстрагента и уменьшить его пожароопасность.

3. Отмечено взаимное влияние ионов на показатели экстракции и интервал рН раствора, в котором осуществляется экстракция.

* Воропанова Л.А. Обезвреживание стоков, содержащих ионы цветных металлов, путём экстракции их смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина // Изв. вузов Цв. Металлургия. 2001. № 5. С. 32.