Способ очистки от мышьяка

Очистка воды от мышьяка

Здравствуйте, вопрос специалисту:

Подскажите, как можно убрать из воды мышьяк? В интернете не нашел ответа.

Мышьяк – это загрязняющее вещество подземных вод, которое можно найти во многих регионах мира. По своему количеству в земной коре он находится на 20 месте, а по количеству в теле человека – на 12. Не имея вкуса и запаха, мышьяк широко используется в качестве пропиточного состава для древесины и яда для уничтожения сорняков, крыс и насекомых.

Даже в малых концентрациях он токсичен для людей. Однако растворимость мышьяка в воде настолько мала, что его присутствие в воде обычно связано с разработкой месторождений или с металлургическими процессами в районе водосброса; кроме того, мышьяк может попасть в воду вместе с поверхностными стоками с сельскохозяйственных площадей, на которых в качестве промышленных ядов использовались вещества, содержащие мышьяк.

Мышьяк может существовать в воде в двух формах: трёхвалентный мышьяк, известный как As 3+ , и пятивалентный мышьяк, известный как As 5+ . Обе эти формы можно удалить с помощью соответствующих методов очистки – адсорбции, тонного обмена, обратного осмоса и др.

В коллоидном состоянии мышьяк может быть удален в процессе обычных операций по очистке воды. Согласно Федеральным нормам общее содержание мышьяка в воде систем хозяйственно-бытового водоснабжения не должно превышать 0,1 мг/л. Если это вещество органического происхождения, то его можно удалить путем окисления органического вещества с последующей коагуляцией или путем адсорбции, например, гранулированным активированным углем.

Хлор, добавляемый организациями коммунального водоснабжения, преобразует As 3+ в As 5+ , который можно удалить с помощью cистемы Питьевой Воды Кинетико Плюс Делюкс или Аппарата-Очистителя Воды Purefecta. Водопроводным системам, не содержащим хлор, например, частным скважинам или некоторым типам коммунального водоснабжения, использующим подземные воды, необходима дополнительная фильтрация с использованием ещё одного добавочного картриджа для питьевой воды, так как мышьяк может быть в разных формах. Другим решение является система защиты от мышьяка во всём доме — Arsenic Guard™ system, которая удаляет мышьяк из всей системы водоснабжения дома, а не только из питьевой воды.

Другой эффективный способ удаления мышьяка из воды основан на способности наночастиц оксида железа (ржавчины) взаимодействовать с ионами мышьяка, которые потом удаляются с помощью магнитной обработки.

Рис. Ионы мышьяка взаимодействуют с наночастицей ржавчины

Неожиданное открытие магнитных взаимодействий между наночастицами ржавчины привело к появлению революционной, дешевой технологии очистки питьевой воды от мышьяка. Исследователи из США (Rice University’s Center for Biological and Environmental Nanotechnology — CBEN) описывают эту технологию в журнале «Science».

Отравленная мышьяком вода – это проблема, которая касается многих стран. По оценкам Всемирного банка 2005 года, 65 миллионов людей в юго-восточной Азии страдает от проблем со здоровьем, вызванным отравлением мышьяком питьевой воды. Эту технологию ждут миллионы людей в Индии, Бангладеше и других развивающихся странах, в которых ежегодно регистрируют тысячи случаев отравления мышьяком.

Эта проблема возникает из-за того, что в Азии в 70-е годы прошлого века были построены подземные «трубчатые колодцы», которые оказались источником существующего в природе мышьяка.

Технология очистки CBEN’s очень проста, она не требует электричества, которого и нет во многих населенных пунктах. Ржавчина хорошо поглощает мышьяк. Используя наночастицы оксида железа, ученые убедились, что они хорошо притягивают ионы мышьяка. После такой очистки небольшие магниты способны убрать из воды и сами частицы оксида железа с мышьяком.

Наночастицы оксида железа, использованные в экспериментах CBEN достаточно дорогие и их нужно получать с помощью специальных методов, но ученые из Rice разрабатывают новые подходы для их производства, для чего используют бытовую ржавчину и оливковое масло, которые можно найти на любой кухне.

Мы когда делали себе водоочистку, я обращалась за консультацией сюда thermodistillation.com.ua Оказывается, что обычные фильтры для воды очень не эффективны, это просто реклама сделала их популярными. Нормальная система очистки воды стоит нормальных денег.

Как же объяснить тот факт, что в г. Люберцы (с 2005 по 2016) я никогда не видела накипи в чайнике! И это чистая правда (пос. Калинина, 93) . В вазах с цветами нет белого ободка нестираемого белого налета при высыхании воды. А я читаю на форуме, что вода в Люберцах оч. некачественная и не пригодна для питья? Мне есть с чем сравнить-19лет в Калуге я боролась и с накипью и с белым солевым отложеним на вазах. Кто может объяснить происходящее? Спасибо.

Фильтр с промывной титановой наноструктурированной мембраной тонкостью фильтрации 0.1 мкм. Разработка Российского НИИ убирает все загрязнения без химии и картриджей, — что-то до этого Американцы не додумались.
www.youtube.com/watch Вот тут видео работы. Грдость за отечественную науку!

Alumac 320 – это адсорбент на основе активированного оксида алюминия, разработанный специально для очистки воды, в том числе питьевой от фторидов, мышьяка, меди, цинка, свинца, фосфатов, нитратов, селена, хрома, ртути, кадмия и кремния. Содержание данных примесей в воде, особенно в питьевой строго лимитируется и не может превышать установленные уровни ПДК. Так, например, фтор является полезным веществом для здоровья зубов человека в концентрациях 0,6-1,0 мг/л, а вот при 1,5 мг/л и более может стать причиной появления темных пятен на зубах и болезни флюороз (болезнь, обусловленная избыточным фтором в организме), которая в дальнейшем может привести к потере зубов, поражению желудочно-кишечного тракта снижению подвижности суставов, вызвать заболевание скелета и костной структуры человека, и в худшем случае привести к остеогенной саркоме (рак кости). Фтор в воде содержится в виде фторидов — растворенных в воде неорганических и органических веществ, содержащих отрицательно заряженные ионы фтора. Подземная вода с повышенным содержанием фтора характерна для многих регионов, где люди страдают крошением зубов целыми поколениями, особенно это опасно для детей младшего возраста (до 7-ми лет), т. к. у них кости и корни зубов только формируются. Наличие доступной и пригодной для питья воды — это глобальная мировая проблема. Требования к содержанию фторидов и мышьяка в питьевой воде, а также требования к защите окружающей среды существенно расширили применение адсорбентов на основе активированного оксида алюминия. Применение активного оксида алюминия считается лучшей технологией для удаления фторидов и мышьяка из воды, так как этот сорбент является наиболее емким по поглотительной способности, обладает наилучшей селективностью по отношению к фтору и мышьяку, является дешевым и простым в производстве. В настоящее время адсорбент Alumac 320 используется для очистки питьевой воды в муниципальных и хозяйственно-бытовых системах очистки, а также для ремедиации сточных вод различного происхождения. Процесс очистки прост и заключается в пропускании воды через слой адсорбента, с обеспечением физического контакта на протяжении не менее 5-ти минут. При физическом контакте активного оксида алюминия с водой поглощение загрязняющих веществ из воды происходит по принципу физической адсорбции, но в большей степени — хемосорбции, т. е. между активированным оксидом алюминия и загрязняющими веществами происходит химическая реакция. Маленький размер и специальная форма частиц Alumac 320 гарантирует оптимальное распространение поглощенных примесей по поверхности адсорбента, а также позволяет производить плотную и равномерную загрузку в адсорбер с крайне низкой усадкой впоследствии. Активная окись алюминия Alumac 320 обладает сильно развитыми макропорами и соответственно, высокой емкостью поглощения фторидов, мышьяка и других загрязняющих веществ. Активная окись алюминия Alumac 320 может быть многократно регенерирована, благодаря чему обладает длительным сроком службы и обеспечивает финансовую экономию.

Источник

К вопросу о способах извлечения мышьяка из мышьяксодержащих сточных вод

К вопросу о способах извлечения мышьяка из мышьяксодержащих сточных вод

В работе рассмотрены современные методы и технологии извлечения соединений мышьяка из растворов и мышьяксодержащих сточных вод, образующихся на обогатительных и металлургических комбинатах, и определены основные тенденции в разработке технологий по очистке стоков от мышьяка.

© 2012 г., кандидат технических наук, доцент С.Ю.Владимиров, Н.В.Лебедева, А.В.Пронченко

Ключевые слова: анализ, способы очистки, растворы, мышьяк, сточные воды, технологии, методы.

Введение. Известно, что соединения мышьяка присутствуют в значительно превышающих их предельно допустимые концентрации в шахтных водах, в стоках обогатительных предприятий и в отдельных потоках сточных вод заводов цветной металлургии 1. Соединения мышьяка относятся к особо токсичным веществам. Их ПДК в воде водоёмов рыбохозяйственного водопользования составляет 0,01 – 0,05 мг/дм 3 .

Исследованиями многих авторов 1 показано, что в зависимости от вида производства, состава обогащаемых руд и величины pH мышьяк присутствует в составе сточных вод горно-обогатительных и металлургических комбинатов цветной металлургии в виде тиосолей или кислородсодержащих анионов. Анионы общего вида AsS₂ — , AsS₄ 3 – находятся в стоках только в присутствии свободных сульфид-ионов. Анионы мышьяковистой и мышьяковой кислот (арсениты и арсенаты) содержатся в сточных водах при отсутствии сульфидов.

Анализируя результаты многих исследований , можно отметить, что методы и технологии очистки сточных вод от соединений мышьяка (III, V) выбираются в зависимости от формы нахождения мышьяка в растворе. Так, очистка стоков от тиосолей мышьяка основана на возможности их диссоциации с образованием труднорастворимых сульфидов и сульфид-ионов . Очистка сточных вод от кислородных соединений мышьяка основана на образовании труднорастворимых солей ( Сa₃(AsO₄)₂ или ( Сa₃(AsO₃)₂ ) при обработке стоков гашеной известью [1]. Однако растворимость этих солей высокая. Поэтому остаточная концентрация мышьяка после обработки сточных вод известью в 70 – 100 раз больше их ПДК в воде водоёмов рыбоохозяйственного водопользования. В этой связи проводится дополнительная обработка сточных вод солями железа (Ш), что обусловливает сорбцию кислородных соединений мышьяка гидроксидом железа. В целом обработка сточных вод солями железа и известью обеспечивает эффективную их очистку от соединений мышьяка до остаточных концентраций на уровне ПДК [3].

В настоящее время работами отечественных и зарубежных авторов создана обширная теоретическая база, которая свидетельствует о том, что для более глубокой очистки сточных вод от соединений мышьяка могут быть применены следующие процессы осаждения соединений мышьяка [3,4,7]:

• известью в форме арсената кальция;
• в присутствии ионов трёхвалентного железа, меди, цинка, свинца и других металлов, в частности, в виде сульфидов;
• осаждение при высокой температуре и давлении;
• адсорбцией гидроксидом железа (III), гидроксидом алюминия, углеродом и другими сорбентами;
• электрохимической обработкой;
• восстановлением;
• ионным обменом.
• Могут использоваться и другие известные способы извлечения мышьяка их сточных вод:
• экстракция с применением органических растворителей;
• мембранные методы разделения;
• биологическая обработка.

Основным требованием, предъявляемым к технологии очистки сточных вод от соединений мышьяка, является получение утилизируемых в последующем осадков мышьяка или осадков с минимальной растворимостью для захоронения в могильниках [1].

1. Способы очистки сточных вод от мышьяка осаждением в виде соединений с железом и кальцием [5,6]. Способы осаждения мышьяка с использованием солей железа (III) дешевы, эффективны и обеспечивают очистку стоков до санитарных норм. При одностадийной гидролитической очистке стоков с использование солей железа (III) содержание мышьяка снижается до 0,1 – 5 мг/дм 3 . При сочетании процессов известкования и осаждения арсената железа можно достичь содержания мышьяка в растворе до 0,01 – 0,03 мг /дм 3 . Вместе с тем применение солей железа (III) для осаждения мышьяка приводит к значительному расходу реагентов и образованию большого количества трудно фильтруемых осадков.

Для очистки высоких концентраций мышьяка в сточных водах применим известковый способ, основанный на химическом осаждении мышьяка в виде труднорастворимых арсенитов и арсенатов кальция, который позволяет удалять мышьяк до остаточных концентраций 0,08 – 0,12 мг/дм 3 . Недостатки метода заключаются в отсутствии полноты осаждения и превышающих ПДК мышьяка в растворе, а также в загрязнении природных водных бассейнов мышьяком при длительном хранении известковых осадков. Применение фосфатного метода обработки обеспечивает достижение санитарных норм по мышьяку.

Более глубокая очистка стоков от мышьяка может быть достигнута при многоступенчатой «противоточной» обработке. Так, трёхстадийная очистка при общем расходе СаО 100 г/дм 3 позволяет снизить содержание мышьяка до 0,01 – 0,03 мг/дм 3 . В качестве окислителей изучено применение кислорода, хлора, пероксида водорода, озона, пиролюзита, бихромата калия и другие окислители. Так как растворимость арсенитов металлов выше растворимости соответствующих арсенатов, As(V) удаляется из растворов полнее, чем As(III). Поэтому рекомендуется перед осаждением проводить окисление As(III) до As(V). Возрастание эффективности применения извести имеет место при одновременном введении в раствор избытка солей железа (Ш). При этом мольное соотношение Fe/As должно быть не менее 5:1.

2. Пиролюзитная технология удаления мышьяка из сточных вод. Суть метода состоит в том, что при окислении мышьяка марганец (IV) восстанавливается в Mn (II), а арсенит–ионы превращаются в арсенаты. При последующей нейтрализации образуется трудно растворимый арсенат марганца [8]. Непрореагировавший пиролюзит и образовавшийся гидроксид марганца являются сорбентами для мышьяка.

3. Фосфатный метод удаления мышьяка. Известно, что растворимость арсената кальция значительно снижается в присутствии фосфат–ионов при обработке мышьяксодержащих сточных вод известью или солями кальция. Степень осаждения мышьяка совместно с фосфатами определяется соотношением кальция и фосфора в растворе: мышьяк переходит в осадок при соотношении кальция и фосфатов около 1,7. Поэтому применение фосфат–ионов при известковании мышьяксодержащих сточных вод позволяет достичь глубокой очистки стоков от мышьяка. Это происходит посредством образования твёрдых растворов в системе при мольном отношении PO₄ 3 — / AsO₄ 3 — ≥ 1,5 : 1. Метод применим для обезвреживания растворов с концентрацией мышьяка до 100 мг/дм 3 [6].

4. Осаждение мышьяка сульфидами и сорбция сульфидными минералами. На сегодня установлено, что при взаимодействии кислородных соединений мышьяка с сульфидами образуется его труднорастворимый сульфид. На практике реализован двухступенчатый процесс раздельного выделения меди и мышьяка из кислых сточных вод в форме сульфидов: на первой стадии осаждают медь, а на второй стадии, после отделения медьсодержащего кека, производится осаждение сульфида мышьяка [1]. Кроме того, применяется множество технологий очистки стоков от мышьяка с использованием сульфидов цветных металлов, которые являются эффективными сорбентами мышьяка, а образующиеся поверхностные соединения труднорастворимы [9].

5. Сорбционные и ионообменные методы извлечения мышьяка из сточных вод. В настоящее время доказана возможность извлечения мышьяка из стоков сорбентами, в том числе ионообменными смолами. Для первых характерно поглощение мышьяка за счёт соосаждения, сорбционного захвата. На последующих стадиях проводится их катионирование с использованием катионита и извлечение мышьяка на анионитах в ОН – форме. Для глубокой очистки сточных вод от мышьяка целесообразно использовать селективные по мышьяку иониты. Перспективно использовать высокомолекулярные сорбенты[10].

6. Извлечение мышьяка из сточных вод экстракцией. Опубликовано много материалов по экстракционному извлечению соединений мышьяка при переработке стоков различных электролитов с высокими концентрациями компонентов [11].

Наиболее распространёнными экстрагентами для селективного извлечения мышьяка являются реагенты класса нейтральных фосфорорганических соединений, в частности трибутилфосфат.

7. Электрохимические методы удаления мышьяка из сточных вод. В настоящее время показана возможность в процессе электролиза мышьяксодержащих растворов, при определённых значениях катодного потенциала, получения на катоде мышьяка с высоким выходом по току. При этом указывается на возможность и недопустимость выделения арсина (AsH₃), а также предлагаются различные приёмы для предотвращения его образования (введение ПАВ, изменение параметров тока, скорости циркуляции электролита и др.) Электроположительные стандартные потенциалы восстановления ионов As(V) до As(III) и элементного мышьяка предопределяют возможность его электрохимического осаждения [1].

Предложен способ электрохимической обработки мышьяксодержащих сточных растворов в бездиафрагменном электролизёре с растворимыми стальными анодами током низкого напряжения в присутствии хлоридов. Осаждается более 90% мышьяка. Способ рекомендуется для переработки растворов с минимальной кислотностью.

Заключение. Разработанные и представленные на сегодня в литературе способы удаления соединений мышьяка из мышьяксодержащих растворов зависят от формы нахождения мышьяка в стоках. При содержании мышьяка в стоках в виде тиосолей методы его удаления основаны на способности их к гидролизу с образованием труднорастворимых сульфидов. Удаление мышьяка из стоков, содержащих арсенаты и арсениты, основано на образовании труднорастворимых их кальциевых солей при обработке гашеной известью.

Для глубокой очистки мало- и средне-концентрированных по мышьяку стоков от соединений мышьяка целесообразно применение осадительных методов с использованием в качестве осадителей солей железа, гидроксида кальция и его солей, фосфатов, сульфидов, а также их комбинации.

Извлечение мышьяка из стоков возможно с применением сорбционных методов при использовании минеральных и углеродных сорбентов.

Для глубокого селективного извлечения соединений мышьяка из сточных вод перспективно применение технологий ионного обмена с использованием сильнокислотных катионитов, сильноосновных анионитов и макропористых анионитов средней основности. Выделение соединений мышьяка из концентрированных растворов возможно с применением экстракционных технологий с использованием различных экстрагентов.

Электрохимические методы удаления мышьяка в режиме катодного восстановления соединений мышьяка рекомендуются для очистки электролитов и других высококонцентрированных растворов.

Перспективными методами для глубокой очистки мышьяксодержащих сточных вод от мышьяка могут быть гальвано-химические, электрохимические с растворимыми электродами, сорбционные, ионообменные, мембранные.

Список литературы

1. Нечаев И.А., Гандурина Л.В., Белевцев А.Н. и др. Разработка методов очистки мышьяксодержащих сточных вод на основе химических реакций осаждения мышьяксодержащих компонентов: Отчет о НИР, шифр «Сток», этап 1.-М.:ОАО «НИИ ВОДГЕО», 2009.- 102с.
2. Ивкин П.А., Белевцев А.Н., Байкова С.А. и др. Создание стендовой установки для отработки технологического процесса очистки, определение технологических параметров, оптимизация технологии: Отчет о НИР, шифр «Сток», этап 2.-М.:ОАО «НИИ ВОДГЕО», 2009.- 82с.
3. Олискевич В.В., Талаловская Н.М., Никоноров П.Г. и др. Отработка технологии очистки на реальных образцах мышьяксодержащих сточных вод с целью оценки её эффективности и оптимизации технологического процесса: Отчет о НИР, шифр «Сток», заключительный.- Саратов: ООО «НИИТОНХ и БТ», 2011.- 368с.
4. Милованов Л.В. Очистка сточных вод предприятий цветной металлургии. М.: Металлургия,1971.192 С.
5. Григорян В.З. Очистка от мышьяка промышленных растворов сернокислого цеха //Цветные металлы. 1972. № 3. С. 54 – 56.
6. Николаев А.В., Мазурова А.Л. Обезвреживание мышьяка при производстве цветных металлов // Цветные металлы. 1972. № 1. С. 15 – 17.
7. Набойченоко С.С., Мамяченков С.В.,Карелов С.В. Мышьяк в цветной металлургии. Екатеринбург: УПИ, 2004.
8. Передерий О.Г. и др. Современные методы очистки сточных вод от мышьяка // Цветные металлы. 1977. № 6. С. 48 – 49.
9. Антипов Н.И. Вывод мышьяка из технологического цикла в производстве цветных металлов // Цветные металлы. 1997. № 11. С. 36 – 38.
10. Козлов В.А., Набойченко С.С., Смирнов Б.Н. Рафинирование меди. М.: Металлургия, 1992. 270 с.
11. Травкин В.Ф. и др. Выделение мышьяка из технологических растворов предприятий цветной металлургии // Цветная металлургия. 2001. № 4. С. 20 – 24.

Источник