Реагентне очищення стічних вод від Хрому(VI)

Як реагенти-відновники найбільше застосовуються натрієві солі сульфатної кислоти - Na₂SO₃, NaHSO₃, Na₂S₂O₅, а також натрій дітіонід (Na₂S₂O₄). Відновлення Сr⁶⁺ до Сr³⁺ відбувається за реакціями:

відновлення натрій сульфітом

відновлення натрій бісульфітом

відновлення натрій піросульфітом

відновлення натрій дітіонідом

Теоретичні дози реагентів-відновників складають (мг/1мг Сr⁶⁺): для натрій сульфіту 3,63; натрій бісульфіту 3,0; натрій піросульфіту 2,88; натрій дітіоніту 1,67.

Солі сульфатної кислоти додають до стічних вод у вигляді 10%-них водних розчинів. Доза відновника залежить від початкової концентрації Сr³⁺ в стічній воді і величини рН. Швидкість і повнота реакцій відновлення Сr⁶⁺ до Сr³⁺ у великій мірі також залежать від величини рН реакційної суміші. Найбільша швидкість реакцій відновлення досягається в кислому середовищі при рН = 2-2,5, що зазвичай вимагає додаткового підкислення стічних вод 10-15%-ним розчином сульфатної кислоти (можливе використання розчинів інших мінеральних кислот).

Передозування відновника неприпустиме; перевитрата реагенту навіть на 10% приводить до утворення комплексних солей Хрому(ІІІ) і сульфатної кислоти, які не повністю руйнуються при подальшій нейтралізації стічних вод.

Як реагенти-відновники можна також використовувати відходи заліза (у вигляді сталевої стружки, скрапу і тому подібне), або Ферум(ІІІ) сульфату. У першому випадку стічні води підкислюють до рН = 2 після чого фільтрують через шар залізної стружки, що знаходиться в реакторі, при постійному барботуванні повітрям. У другому випадку розчин Ферум(ІІ) сульфату (у вигляді 10%-ного водного розчину) вводять в реактор, в який поступають стічні води. На відміну від солей сульфатної кислоти відновлення Сr⁶⁺ до Сr³⁺ солями Ферум(ІІ) протікає з достатньо високою швидкістю не тільки в кислому, але і в нейтральному і лужному середовищах за реакціями:

Тому у разі застосування сульфату Fe²⁺ як реагента-відновника попереднє підкиснення стічних вод не потрібне, а для повного відновлення Сr⁶⁺ до Сr³⁺ необхідний лише незначний надлишок реагента (близько 5% від стехіометричної кількості) незалежно від початкової концентрації Сr⁶⁺ в стічних водах і величини рН. Недоліком використання Ферум(ІІ) сульфату, а також залізовмісної суспензії за методом ферритизації, як реагенти-відновники в порівнянні з солями сульфатної кислоти є більш ніж 4-кратне збільшення об'єму твердих осадів, що утворюються при подальшій нейтралізації, оскільки на 1 масову частку осаду Хрому(ІІІ) гідроокису додатково утворюється 3,12 масових частин осаду Ферум(ІІІ) гідроксиду.

Рис. 2. Принципова схема очищення хромовмістних стічних вод реагентним методом: 1 - реактор-накопичувач хромових стоків; 2 - дозатор кислоти; 3 - дозатор відновника; 4 - дозатор лугу; 5 - реактор-нейтралізатор; 6 – відстійник; 7 - механічний фільтр

Як реагенти для відновлення Сr⁶⁺ до Сr³⁺ можна також застосовувати гідрогену пероксид (у кислому середовищі), SO₂ та гідразин (у нейтральному або слаболужному середовищі).

Після закінчення реакції відновлення Сr⁶⁺ в кислому середовищі стічні води піддають нейтралізації з метою осадження Сr³⁺ у вигляді гідроксиду за реакцією:

Принципова схема очищення хромовмістних стічних вод з початковою концентрацією йонів Хрому(VI) до 600 мг/л реагент-ним методом представлена на рис. 2.