РЕКУПЕРАЦИЯ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ ИЗ ЦИТРАТНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ
Пушин Е.А., Канунникова О.М.
Ижевский государственный технический университет
426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7
Актуальность работы обусловлена широким применением растворов лимонной кислоты в металлообработке и образованием отработанных растворов с высокими концентрациями устойчивых цитратных комплексов железа и меди. Стоки содержат 4–8% лимонной кислоты и 0,5–1% катионов металлов, что существенно превышает нормативные требования к качеству сточных вод (Cu ≤ 1 мг/дм³, Fe ≤ 5 мг/дм³, pH 6–9). В связи с этим растворы не допускаются к выпуску в централизованные системы водоотведения без предварительной обработки.
Традиционные методы удаления тяжёлых металлов (гидроксидное и сульфидное осаждение, коагуляция, ионный обмен, мембранные и электрохимические процессы) в присутствии цитратных комплексов теряют эффективность, поскольку органический лиганд стабилизирует растворимые формы Cu(II) и Fe(II), препятствуя их переходу в малорастворимые соединения. Поэтому актуальной является разработка реагентных методов удаления меди и железа из отработанных растворов, основанных на управлении устойчивостью их цитратных комплексов.
В данной работе предложен способ рекуперации, основанный на дестабилизации цитратных комплексов путём изменения кислотно-основных условий. На первой стадии раствор подкисляют до pH ≈ 2, что снижает комплексообразующую способность цитрат-аниона. Для железосодержащих растворов дополнительно проводят окисление Fe (II) до Fe (III) перекисью водорода с последующим гидролизом и осаждением Fe(OH)3 при повышении pH. Для медьсодержащих растворов предложено ступенчатое известкование до pH 9,5–10, в результате которого медь переходит в малорастворимый гидроксид Cu(OH)2.
Лабораторные исследования подтвердили достижение целевых показателей очистки отработанных растворов: фильтрат после обработки удовлетворяет нормативам сброса по содержанию Cu и Fe.
В отличие от традиционных методов прямого осаждения железа и меди, в работе предложен метод, основанный на последовательных превращениях: стабильный цитратный комплекс → протонированный ослабленный комплекс → гидроксоформа → твёрдая фаза. При этом для железа и меди предложены разные оптимизированные режимы обработки. Метод технологически прост, используются доступные реагенты.
Авторы выражают благодарность Санникову А.А, Сапегину Г.А., Орлову М.Д., Третьякову М.Э. за активное участие в проведении эксперимента.