10. Нейтрализация кислых и щелочных сточных вод.

Кислые и щелочные воды перед выпуском в водоём или подачей в биологические очистные сооружения должны быть нейтрализованы. Нейтрализация сточных вод достигается добавкой в сточные воды таких веществ, под влиянием которых наступает нейтрализация содержащихся в них кислот или щелочей и выделение в виде осадка других загрязнений, в основном ионов тяжёлых металлов. Применяют следующие способы нейтрализации:

1. взаимную нейтрализацию кислых и щелочных сточных вод

2. нейтрализацию реагентами

3. фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк, магнезит, доломит и обожженный магнезит MgO)

Кислые сточные воды травильных отделений нейтрализуются известковым молоком до pH = 8 – 9.

Реакции, иллюстрирующие влияние оксида кальция на различные составляющие травильной ванны:

H₂SO₄ + CaO + H₂O -> CaSO₄ + 2H₂O

FeCl₂ + CaO + H₂O -> CaCl₂ + Fe(OH)₂

Для нейтрализации любых щелочей применимы серная, соленная, азотная, фосфорная и другие кислоты. Для нейтрализации щелочных сточных вод можно использовать углекислый газ. Для этой цели можно использовать CO₂ дымовых газов. Общее уравнение реакции углекислого газа с растворами гидроокисей:

CO₂ + OH^- => CO₃^2- + H₂O

11. Очистка хромовых сточных вод (химическая и электрохимическая).

Реагентная (химическая) очистка заключается в том, сто сначала Cr⁶⁺ восстанавливается до Cr³⁺, который затем осаждают в виде Cr(OH)₃. Для восстановления Cr⁶⁺ используют широко распространенные восстановители: сернистый газ SO₂, бисульфит и сульфит натрия Na₂SO₃, железный купорос FeSO₄. Осаждение трехвалентного хрома проводят известковым молоком, щелочью, углекислым натрием при pH = 9 – 8. Восстановление протекает по уравнениям:

K₂Cr₂O₇ + 3Na₂SO₃ + 4H₂SO₄ -> Cr₂(SO4)₃ + 3Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O (и еще есть 2 ур-я…)

Затем в щелочной среде выпадает осадок в виде:

Cr³⁺ + 3OH^-  Cr(OH)₃↓

Электрохимическая очистка: в процессе электрокоагуляции на аноде из железа или стали происходит анодное растворение с образованием Fe(OH)₂. Восстановление Cr⁶⁺ до Cr³⁺ протекает в кислой среде по реакции:

Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ +14H⁺  2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O

Восстановление Cr₂O₇^2- может происходить и у катода: Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e  Cr³⁺ + 7H₂O

2H⁺ + 2e  H₂ В результате этих реакций повышается pH и ионы Fe³⁺, Cr³⁺ осаждаются в виде гидроксидов.

Процесс очистки ст в от шестивалентного хрома м.б. осуществлен при использовании анодов из свинца; восстановление бихромат-ионов происходит из катода, а свинцовый электрод не растворяется.

Широко распространен гальванокоагуляционный метод: восстановление бихромата ионами двухвалентного железа в кислой среде. На аноде образуются ионы железа по реакции: Fe⁰  Fe²⁺ + 2e

Затем протекает реакция:

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺  6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O

14. Твердые отходы машиностроения и их утилизация.

Основные производства машиностроительных комплексов: литейное, сварочное, прокатное, кузнечно-прессовое, электрохимическая и механическая обработка металлов.

Твердые отходы литейного производства:

Наиболее крупные источники пылегазовыделения – вагранки, электродуговые и индукционные печи в литейном производстве. Выбросы электродуговых печей: Fe₂O₃, Mn₂O₅, Al₂O₃, SiO₂, CaO, MgO и хлориды, оксиды Cr и Р.

Вагранки: SiO₂, CaO, Al₂O₃, MgО, Fe2O₃, К, Р2О5. Ваграночная пыль обладает широким интервалом дисперсности – 1-150 мкм, но основу составляют высокодисперсные частицы.

Прокатно-кузнечное производство. Основа отходов - окалина, составляет 2-4% от массы материала. Большое выделение пыли, туманов кислот, масел.

Сварка. Для удаления оксидной пленки с поверхности металла используют сварочные флюсы в которые входят: SiO₂, B₂O₃, TiO2 и др.

Для удаления вредных веществ используют различные химические реакции (для удаления Р из сварочной ванны – его окисление).

В цехах механической обработки образуются стружка, пыль, туманы масел и эмульсий. В процессах шлифования и полирования выделяется большое кол-во тонкодисперсной пыли. Вредные выбросы цехов механической обработки древесины состоят в основном из опилок, стружки и древесной пыли.

Т.о., при использовании различных методов сварки, литья, проката и механической обработки металлов образуется большое кол-во отходов в виде остатков флюса, шлаков, металлической стружки и т.д. и поэтому возникает проблема сбора, переработки и дальнейшего их использования.

Утилизация.

Твердые отходы в машиностроении образуются в процессе производства в виде амортизационного лома (модернизация оборудования, оснастки, инструмента), стружки и опилок (металлов, древесины, пластмасс и т.п.); шлаков и золы; шламов, осадков и пыли (отходы систем очистки воздуха) и др.

Стружки, металлические опилки, окалина могут найти применение при коагуляционной очистке ст вод от активных красителей. Отходы древесины широко исп-ся для изготовления товаров культурно-бытового назначения и хозяйственного обихода.

До 98% сильно токсичного металла (нп кадмия) можно удалить из ст вод с пом обычных древесных опилок, предварительно обработанных щелочью. Возможна переработка пром отходов, содержащих органические в-ва наряду с др естественными и искусственными орг материалами в сырье для получения пористых углеродных адсорбентов – активных углей.

Наиболее рац метод ликвидации пластмассовых отходов – высокотемпературный нагрев без доступа воздуха (пиролиз).

Шламы из отстойников очистных сооружений и цехов хим и электрохим обработки Ме нейтрализуются и сушатся.

Шламы после электрохим обработки (ЭХО) Ме предст собой смесь, меняющуюся по составу, содержащую гидроксиды и основные соли металлов – Fe, Ni, Co, Al, Ti и др. Схема утилизации шламов: шламосодержащий р-р –> отделение шлама -> промывка, сушка шлама –> утилизация шлама (три стрелки: регенерация Ме пиро- и гидрометаллургической переработки; пр-во строй материалов; пр-во катализаторов, флюсов, электродных обмазок, красок и пигментов).