Утилизация осадков сточных вод гальванических производств с применением комплексонов

E. A. Yarynkina; M. V. Buzaeva; V. S. Gusarova; E. S. Klimov

doi:10.14529/chem190203

Authors

E. A. Yarynkina Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk
M. V. Buzaeva Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk
V. S. Gusarova Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk
E. S. Klimov Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk

DOI:

https://doi.org/10.14529/chem190203

Keywords:

galvanic sludge, heavy metals, complexons, extraction degree

Abstract

The processes of leaching heavy metals ions – copper, nickel, chromium, zinc – by complexes from the wastewater drainage of galvanic production have been studied. Pyrocatechol and disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA-Na) were used as complexons. Chelators in a specific concentration were treated with a suspension of galvanic sludge in the ratio S:L=1:5. The filtrate was used to determine the content of heavy metals transferred into a solution from galvanic sludge. The recovery rate of heavy metals reaches 87 % for copper and nickel, and about 70 % for zinc and chromium. The chelator influence is selective. The greater activity is demonstrated by copper and zinc ions, which is related to higher stability of these complexes as compared to zinc and chromium complexes. The dependence of the metal ions concentration (С_М) in the solution on the concentration of complexons (С_К) has been studied. The dependences С_Мfrom С_К are linear for pyrocatechol complexes with all metals in the entire interval of concentrations of the chelating agent. At С_К= 1 g/L, the С_М values are maximal in the solution and equal 31.0 and 37.0 mg/L for copper and zinc, 3.4 and 2.3 mg/L for chromium and zinc, respectively. Lower concentrations of chromium and zinc ions are explained by low rates of complex formation, as well as their low stability in comparison with complexonates of other metals. In the case of EDTA-Na, С_М-С_Кdependences have maxima with a further decrease in concentration of metal ions in the solution with an increase in concentration of the complex. This fact is explained by the tendency of EDTA-Na to form multi-ligand complexes with different solubility. The maximum concentration of metal ions amount to 8.0 and 6.0 mg/L for copper and nickel, respectively, 3.2 and 2.0 mg/L for chromium and zinc at the chelating agent concentration of 0.5 g/L. Complexation with metal ions significantly depends on the medium acidity. The degree of extraction of copper ions by pyrocatechol at different pH has been studied. At pH = 4.0 the degree of extraction is more than 80 %. Increasing the pH value from 4.0 to 10.0 leads to a decrease in the degree of extraction by almost 3 times. Acid leaching of metal ions from galvanic sludge by the sulfuric acid treatment in the presence of pyrocatechol complex has been carried out. In an acidic environment, the complexing processes are accelerated while maintaining a high degree of extraction. The metal complexonate stability values are different. The factors affecting the extraction of metals from the complexonates have been considered.

Author Biographies

E. A. Yarynkina, Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk

магистрант кафедры «ХТКМиПЭ»

M. V. Buzaeva, Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk

доктор химических наук, профессор кафедры «ХТКМиПЭ»

V. S. Gusarova, Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk

кандидат биологических наук, доцент кафедры «ХТКМиПЭ»

E. S. Klimov, Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk

доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой «ХТКМиПЭ»

References

Виноградов, С.С. Экологически безопасное гальваническое производство / С.С. Виноградов; под ред. проф. В.Н. Кудрявцева. – М.: Глобус, 1998. – 302 с.

Обработка и утилизация осадков производственных сточных вод / С.В. Яковлев, Л.С. Волков, Ю.В. Воронов, В.Л. Волков. – М.: Химия, 1999. – 448 с.

Экологические аспекты гальванического производства: техническое руководство. – СПб.: Экополис и культура, 1997. – 89 с.

Елинек, Т.В. Успехи гальванотехники. Обзор мировой литературы за 1990–1991 гг. / Т.В. Елинек // Гальванотехника и обработка поверхности. – 1992. – Т. 1, № 3–4. – С. 7–15.

Елинек, Т.В. Успехи гальванотехники. Обзор мировой литературы за 2014–2015 гг. / Т.В. Елинек // Гальванотехника и обработка поверхности. – 2016. – Т. 24, № 2. – С. 14–21.

Елинек, Т.В. Успехи гальванотехники. Обзор мировой литературы за 2015–2016 гг. / Т.В. Елинек // Гальванотехника и обработка поверхности. – 2017. – Т. 25, № 2. – С. 20–28.

Ксенофонтов, Б.С. Водопользование и очистка промстоков / Б.С. Ксенофонтов // Безопасность жизнедеятельности. – 2003. – № 9. – С. 1–16.

Утилизация осадков сточных вод гальванических производств / Х.Н. Зайнуллин, В.В. Бабков, Д.М. Закиров и др. – М.: Руда и металлы, 2003. – 272 с.

Варламова, С.И. Локальная очистка кадмий содержащих сточных вод и отработанных растворов / С.И. Варламова, Е.С. Климов // Известия вузов. Химия и химическая технология. – 2004. – Т. 47. – Вып. 10. – С. 150–151.

Семенов, В.В. Обезвреживание шламов органических производств методом ферритизации / В.В. Семенов, С.И. Варламова, Е.С. Климов // Экология и промышленность России. – 2005. – № 1. – С. 34–36.

Зубарева, Г.И. Глубокая очистка сточных вод гальванического производства / Г.И. Зубарева, А.В. Гуринович // Экология и промышленность России. – 2008. – № 12. – С. 16.

Утилизация гальваношламов сложного состава / Т.А. Трифонова, Н.В. Селиванова, О.Г. Селиванов и др. // Известия Самарского научного центра РАН. – 2012. – Т. 14, № 5(3). – С. 849–851.

Дятлова, Н.М. Комплексоны и комплексонаты металлов / Н.М. Дятлова, В.Я. Темкина, К.И. Попов. – М.: Химия, 1988. – 544 с.

Инцеди, Я. Применение комплексонов в аналитической химии / Я. Инцеди. – М.: Мир, 1979. – 376 с.

Дятлова, H.M. Теоретические основы действия комплексонов и их применение в народном хозяйстве и медицине / Н.М. Дятлова // Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева. – 1984. – Т. 29, вып. 3. – С. 247–260.

Васильев, В.П. Комплексоны и комплексонаты / В.П. Васильев // Соросовский образовательный журнал. – 1996. – № 4. – С. 39–44.

Климов, Е.С. Природные сорбенты и комплексоны в очистке сточных вод / Е.С. Климов, М.В. Бузаева. – Ульяновск: УлГТУ, 2011. – 201 с.

Rational approach to a conglomerate-forming propranolol derivative: pointed modifications of the crystal structure / A.A. Bredikhin, Z.A. Bredikhina, A.T. Gubaidullin, D.B. Krivolapov // Mendeleev Commun. – 2004. – V. 14, № 6. – P. 268–270. DOI: 10.1070/mc2004v014n06abeh002037

Chiari, G. On metal – oxygen coordination. A statistical method to determine coordination number / G. Chiari // Acta Cryst. B. – 1990. – V. 46, № 6. – P. 717–723.

Мартыненко, Л.И. Направленный синтез координационных соединений с заданными свойствами / Л.И. Мартыненко // Координационная химия. – 1996. – Т. 22, № 5. – С. 341–342.

Разработка безотходной технологии получения тринатриевой соли НТФ-кислоты / П.А. Гуревич, В.П. Эндюськин, П.М. Лукин и др. // Вестник Казанского технологического уни-верситета. – 2014. – Т. 17, № 7. – С. 47–49.

Ковалева, Н.Е. Теория и практика применения комплексонов для обработки воды / Н.Е. Ковалева, Г.Я. Рудакова // Новости теплоснабжения. – 2002. – № 8(24). – С. 43–45.

Кутолей, Д.А. Взаимодействие комплексоната меди на основе ОЭДФ с некоторыми алифатическими аминами / Д.А. Кутолей, А.В. Штеменко // Вопросы химии и химической технологии. – 2008. – № 2. – С. 125–129.

Окислительное растворение меди в присутствии о–хинонов с электроноакцепторными заместителями / М.В. Бузаева, В.В. Дубровина, О.А. Давыдова, Е.С. Климов // Журнал прикладной химии. – 2011. – Т. 84, вып. 5. – С. 863–865.

Извлечение тяжелых металлов из гальванических шламов комплексонами / М.В. Бузаева, О.А. Завальцева, О.А. Давыдова и др. // Журнал прикладной химии. – 2011. – Т. 84, вып. 4. – С. 696–698.

Завальцева, О.А. Влияние комплексонатов металлов, селективно извлеченных из гальваношламов, на развитие проростков злаковых культур / О.А. Завальцева, М.В. Бузаева, Е.С. Климов // Экология и промышленность России. – 2010. – № 10. – С. 18–20.

Применение комплексонатов для регулирования сорбционных процессов с участием катионов тяжелых металлов / А.С. Антонова, Т.Н. Кропачева, М.В. Дидик, В.И. Корнев // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – Т. 17, № 14. – С. 48–52.

Комплексоны как реагенты для деметаллизации загрязненных седиментов / Т.Н. Кропачева, А.С. Антонова, Ю.В. Рабинович, В.И. Корнев // Журнал прикладной химии. – 2014. – Т. 87, вып. 10. – С. 1421–1428.