21.4. Ионнообменные установки для извлечения из сточных вод цианидов
При ионообменной очистке сточных вод простые и комплексные цианиды извлекают на анионитах. Сточные воды со щелочной реакцией обрабатывают анионитами в солевой форме, нейтральные и кислые сточные воды — ионитами в гидроксильнои и солевой форме. Для очистки сточных вод с высоким значением рН от простых цианидов можно применять только сильноосновные аниониты в солевой форме. Емкость слабоосновных анионитов в солевой форме по цианидионам незначительна. В нейтральных и слабокислых растворах цианиды находятся в виде слабодиссоциированной синильной кислоты: (Кдисс=4,5Х10-10; рК-9.31).
Так как ионный обмен имеет место только при одновременной диссоциации как кислоты, так и функциональных групп смолы, необходимо, чтобы между цианидами (синильной кислотой) и анионитом в гидроксильной форме соблюдалось неравенство 14 — рК анионита>рК кислоты. Учитывая, что рК слабоосновных анионитов находятся в пределах 7-г-9, это неравенство не соблюдается и такие аниониты в гидроксильной форме также не могут поглощать цианиды из сточных вод. При сорбции цианидов сильноосновными анионитами в гидроксильной форме (рК ионитов равно 0—1) это неравенство соблюдается и они эффективно поглощают цианиды из нейтральных и слабокислых растворов.
При выборе формы анионита для извлечения цианидов и оптимального значения рН стоков необходимо учитывать следующее: сорбция цианидов анионитами в солевой форме из щелочной среды происходит с выделением сильного электролита (хлоридов), который сдвигает равновесие реакции влево. В то же время сорбция цианидов из нейтральных или слабокислых сред анионитами в гидроксильной форме идет с образованием воды, поэтому емкость анионитов в гидроксильной форме выше, чем в солевой. Таким образом, извлекать цианиды из сточных вод более целесообразно при их нейтральной или кислой реакции на анионитах в гидроксильной форме. При высоком значении рН исходную сточную воду перед подачей на анионит подвергают Н-катионированию. Сорбция ионообменными смолами цианидов, связанных в комплексы с медью, цинком, кадмием и т. д. При сорбции простых цианидов одна гидратированная активная группа смолы присоединяет только ОДИН цианидион, в то время как при взаимодействии с комплексными анионитами она поглощает их в 1,5—2 раза больше. Кроме того, при увеличении валентности сорбируемого иона степень сродства к аниониту возрастает, поэтому многовалентные анионы цианистых комплексов поглощаются смолами в большей степени, чем простые одновалентные, и емкость анионитов по цианидам больше при поглощении из растворов цианистых комплексов. Для извлечения цианидов из сточных вод рекомендуются аниониты сильной (АВ-17) и средней (ЭДЭ-ЮП) основности.
При очистке срочных вод, содержащих цианиды, связанные в комплекс с медью, обменная емкость АВ-17 до проскока составляет: по меди— 37,5—74 мг/г (3,7— 7,4% по массе смолы), по цианид-ионам — 48—115 мг/г (5—11,5% по массе смолы) в зависимости от соотношения концентраций меди и цианидов и концентрации анионов сильных кислот. Последние значительно снижают емкость анионита АВ-17 по цианидам. Для извлечения анионов сильных кислот рекомендуется двухступенчатое анио- нирование воды вначале на слабоосновном, а затем на сильноосновном анионите.
Сильноосновный анионит регенерируют 5—10%-ным раствором едкого натра или хлористого натрия. Регенерация происходит не полностью (простые цианиды десорбируются на 80—90%, комплексные на 42— 78%). Для более полной регенерации требуется значительный расход регенерирующих растворов. Элюаты от регенерации ионитов содержат до 10—15 г/л цианидов и могут быть утилизированы в производстве или обезврежены известными методами.