Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

В. А. Бродский, старший научный сотрудник, канд. хим. наук, эл. почта: vladimir_brodsky@mail.ru

Ю. О. Малькова, ведущий инженер, эл. почта: jui77_77@mail.ru

Д. Ю. Жуков, советник ректора, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: dmzhukov@muctr.ru

В. А. Колесников, зав. каф. технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: tnv-i-ep@yandex.ru

Изучено влияние растворимости, дисперсных характеристик и заряда (ζ-потенциала) частиц малорастворимых соединений цветных и редкоземельных металлов на примере гидроксидов алюминия (III), церия (III), цинка (II) и свинца (II) на эффективность их извлечения из водных растворов в составе трехкомпонентных систем методами электрофлотации и фильтрации. Показано, что малорастворимые соединения свинца можно извлекать из водных растворов только совместно с малорастворимыми соединениями сопутствующих металлов. При этом высокая флотационная активность Pb (II) во всем диапазоне рН обусловлена сорбцией ионов и дисперсной фазы Pb (II) на дисперсной фазе малорастворимых соединений Al (III), Сe (III) и Zn (II). Отмечено, что при извлечении дисперсной фазы системы Ce (III) – Zn (II) – Pb (II) наблюдается синергетический эффект — совместное извлечение металлов происходит более полно и эффективно, что может быть связано с подавлением отрицательного заряда малорастворимых соединений церия (III). В исследованных системах происходит усреднение размера дисперсной фазы по сравнению с размером дисперсной фазы индивидуальных соединений, который достигает 30 мкм для системы Ce (III) – Zn (II) – Pb (II) и 36 мкм для системы Al (III) – Zn (II) – Pb (II). Аналогично происходит усреднение электрокинетического потенциала дисперсной фазы, который находится в диапазоне –4…–9 мВ для исследованных трехкомпонентных систем. Проведенные исследования позволили выявить рН среды, при котором возможно наиболее полное удаление ионов металлов из воды в составе многокомпонентных систем: 8,0 для системы Al (III) – Zn (II) – Pb (II); 10,0 для системы Ce (III) – Zn (II) – Pb (II). В этом диапазоне рН извлечение методом электрофлотации для всех компонентов достигает 93–98 %. Последующая фильтрация растворов позволяет повысить извлечение до 99 % и выше.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках Соглашения о предоставлении субсидии № 14.583.21.0068 от 22 нояб ря 2017 г. Уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI58317X0068.

1. Пашков Г. Л., Кокорина А. Н. Рассеянные элементы — спутники свинца, цинка: Распределение в технологических циклах переработки полиметаллических свинцово-цинковых руд // Второй международный конгресс «Цветные металлы — 2010». — Красноярск, 2010. С. 193–201.
2. Абдрахманов Р. Ф., Ахметов Р. М. Гидрогеохимия горнорудных районов // Геохимия. 2016. № 9. С. 829–840.
3. Крюков В. А., Толстов А. В., Самсонов Н. Ю. Стратегическое значение редкоземельных металлов в мире и в России // ЭКО. 2012. Т. 2, № 11. С. 5–16.
4. Платонов Е. А., Наумкин А. В., Маслаков К. И., Ягодовский В. Д. Дегидрирование изопропанола на церийникелевом катализаторе // Журнал физической химии. 2012. Т. 86, № 12. С. 1926–1929.
5. Акульшин А. А., Акульшин А. А., Поливанова С. А., Ноздратенко С. А. Образование сточных вод в процессе производства полупроводниковых изделий // «Молодежь и XXI век – 2016» : материалы VI Международной молодежной научной конференции. — Курск, 2016. Т. 3. С. 196–199.
6. Mohtashami R., Shang J. Q. Electroflotation for Treatment of Industrial Wastewaters: A Focused Review // Environmental Processes. 2019. Vol. 6, No. 2. P. 325–353.
7. Kuokkanen V., Toivo K., Rämö J., Lassi U. Recent Applications of Electrocoagulation in Treatment of Water and Wastewater — A Review // Green and Sustainable Chemistry. 2013. Vol. 3, No. 2. P. 89–121.
8. Колесников В. А., Ильин В. И., Капустин Ю. И. и др. Электрофлотационная технология очистки сточных вод промышленных предприятий. — М. : Химия, 2007. — 304 с.
9. Игумнов М. С. Высокоэффективные технологии извлечения редких, благородных и цветных металлов из вторичного сырья с использованием электрохимических методов : автореф. дис. … канд. техн. наук. — М., 1998. — 40 с.
10. Бродский В. А., Гайдукова А. М., Колесников В. А., Ильин В. И. Влияние рН среды на физико-химические характеристикии эффективности электрофлотационного извлечения малорастворимых соединений металлов подгруппы железа из водных растворов // Химическая физика. 2017. Т. 36, № 8. С. 56–63.
11. Кокарев Г. А., Колесников В. А., Капустин Ю. И. Межфазные явления на границе раздела оксид/раствор электролита. — М. : Изд. центр РХТУ, 2004. — 72 с.
12. Mansoorian H. J., Mahvi A. H., Jafari A. J. Removal of lead and zinc from battery industry wastewater using electrocoagulation process: Influence of direct and alternating current by using iron and stainless steel rod electrodes // Separation and Purification Technology. 2019. Vol. 135. P. 165–175.
13. de Oliveira da Mota I., de Castro J. A., de Goes Casqueira R., de Oliveira A. G. Study of electroflotation method for treatment of wastewater from washing soil contaminated by heavy metals // Journal of Materials and Research Technology. 2015. Vol. 4, No. 2. P. 109–113.
14. Kovacheva-Ninova V. Eleсtrochemical treatment of mine waste waters containing heavy metal ions // 50 Years University of Mining and Geology «St. Ivan Rilski» Annual. 2003. Vol. 46, part IІ. P. 215–220.
15. Takeno N. Atlas of Eh – pH diagrams. Intercomparison of thermodynamic databases. URL : https://www.eosremediation.com/download/Chemistry/Chemical%20Properties/Eh_pH_Diagrams.pdf
16. СанПиН 2.1.4.1074–01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. — Введ. 26.09.2001.