164830. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kromátokat, vagy nemesfém sókat, különösen higanyt tartalmazó szennyvizek tisztítására
5 164830 6 Ha a találmány szerinti eljárást higanysó oldatának vagy szuszepnziójának kezelésekor alkalmazzuk, fémes higany keletkezik. A reakciók látszólag sav jelenléte nélkül mennek végbe: HgS04 + Zn + H2 S0 4 = ZnS04 + H 2 S0 4 • Hg valójában azonban a keletkező higany mennyisége sztöchiometrikusan arányos a cinkkel reagáló sav mennyiségével: Zn + H2 S0 4 =ZnS0 4 + 2H+ 2H+ +HgS0 4 =H 2 S0 4 +Hg Az elmélet a 2. ábrán látható rajzon ábrázolt eszközök segítségével realizálható. Az 1. ábrához hasonlóan 1 a higanysót tartalmazó tartály, 2 savat tartalmazó porózus anyagból készült tartály, a reakció során változatlanul maradó 3 elektród, és 4 a savval reakcióba lépő fém-elektród, míg a nyilak az elektronáramlás irányát jelzik. Feltételezve, hogy a higanysó nehezen hidrolizálható, a kísérlet kezdetekor a 2 tartályban savas, míg az 1 tartályban semleges pH-jú oldat van. A kísérlet alatt a 4-től a 3-ig elektron-vándorlás, és a 2-ből az 1-be hidrogén-ion-vándorlás jön létre. Ha a kísérlet kezdetekor a 2-ben és l-ben hasonló normalitású oldat van és ha a tartályokban lévő oldatok térfogata úgy aránylik egymáshoz, mint In, ahol n l-nek sokszorosa, az eredetileg 1/n mennyiségű higanynak az I-ben, redukált alakban történő megjelenése után a 2-ben lévő oldat semleges kémhatású, és a 2-ben eredetileg jelenlévő sav az 1 tartályban jelenik meg. Fentiek alapján lehetséges, hogy energia befektetése nélkül higanysó oldatából egy másik savakban oldható fémmel és a fémes állapotban elkülönített higannyal ekvivalens mennyiségű savval fémes higanyt állítsunk elő. Az adagolt sav mennyiségével egyenértékű sav mindig jelen marad a reakciótérben, és ez a savasság olyan savakkal jellemezhető, amelyek az adagolt savból szármató bidrogénionok és a higanysó vagy más eredetileg is jelenlévő sók anionjainak elméletileg lehetséges kombinációjából származnak. A szabad sav az előzőek értelmében részt vesz a reakcióban, de a rendszer savtartalma állandó marad; így a sav-adagolása általában szükségtelen. Világos, hogy a higanysókat tartalmazó víznek a találmány szerinti eljárással történő kezelése jelentős előnnyel jár, ugyanis külső energia befektetése nélkül fémes higanyt állíthatunk elő. Ezideig nem ismeretes olyan eljárás, amely a találmány szerinti eljárás előnyeivel rendelkezik. A találmány szerinti eljárás során nem következnek be cementációs folyamatok, bár az eljárás a paraméterek tekintetében hasonló az előzőek során közölt eljáráshoz, ugyanis a higanysókat egy kevésbé nemes fémmel redukáljuk; ugyanakkor az előző eljárás során amalgám keletkezik,., ami által további kezelés szükséges; nem elég a higanyt elkülöníteni, hanem el kell attól választani a kevésbé nemes fémet, amely a higannyal amalgámot képezett. Ezenkívül az amalgám képződése miatt csökken a letermelés. A nemesfém ferner, állapotban történő visszanyerésének előnyei mellett a találmány szerinti eljárás során a nemesfém-ionok helyett más fém-ionok kerülnek az oldatba. Ezeket az ionokat a szennyvizek további tisztítása során használt eljárásokkal kivonhatjuk az oldatból. Ha a tisztítási eljárások során a szokásoknak megfelelően flokkulációs-eljárast iktatunk közbe, az előzőleg a nemesfémektől megtisztított szennyvízből, 5 amely az előbbiekkel ekvivalens mennyiségű, kevésbé nemes fém-ionokat, például cink-ionokat, tartalmaz, ezek a flokkuláció során oldhatatlan hidroxidok alakjában kiválnak. Ha a flokkulációkor kalciumhidroxidot haszná-10 lünk, az oldat kezelésének befejezésekor a nemesfém-ionok kalcium-ionokkal cserélődtek ki, a cink cinkhidroxiddá alakul, ez pedig a cinkoxidként visszanyerhető az iszap izzításakor alkalmazott égetőkemence füstjéből. 15 A lehetséges reakciók vázlata — nemesfémként a rezet jelöltük - a következő: CuS04 + H2 S0 4 +Zn = ZnS04 + H2 S0 4 +Cu ZnS04+ H 2 S0 4 +2Ca(OH) 2 = 20 = 2CaS04 + Zn(OH)2 + 2H2 0 Zn(OH)2 = ZnO*H2 0 Az egyes reakciólépések összegezése: CUS04 • Zn + Ca(OH)2 = < = CaS04 oldatban 25 + ZnOszilárd porként + Cu szilárd anyagként + H2 O gőzfázisban A kezelt oldat sótartalma gyakorlatilag nem változik, ugyanakkor a nemesfém kationjai kalcium-30 -ionokkal cserélődnek ki. Fentiek lehetővé teszik a szennyvizek tisztítását és az eljárás még abban az esetben is előnyösen használható, ha biológiai tisztítást kívánunk végezni, ez ugyanis nem lehetséges a baktériumok növekedését 35 gátló réz-, higany- és ezüstsók jelenlétében. A találmány szerinti eljárás harmadik jelentős előnye, hogy az eljárás nem igényel tisztító-berendezést, az oldatot egyszerűen két, egymástól különböző elektród közé vezetjük. 40 Hasonlóan jó eredményt kapunk, ha anódként olyan fémet, például vasat használunk, amellyel a higany nem képez amalgámot. így tisztító-berendezésként egy egyszerű oszlopot használhatunk, amelyet az anód és a katód apró szemcséivel töltünk meg (vas és 45 egy nem korrodáló és higanyelektródaként működő anyag); a két anyag szorosan érintkezik egymással. Mivel a vas nem képez a higannyal amalgámot, a higany fémes álalpothan állítható elő. Általában elmondhatjuk, hogy eltekintve a 50 szennyező elemtől, amelyeket redukálunk, katódként előnyösen higanyelektródként működő anyagot választunk, amelyen a hidrogénnek nagy leválási túlfeszültsége van, és ezért széles pH-tartományon belül dolgozhatunk, anélkül, hogy hidrogéngáz 55 fejlődne > Ez okból amalgámozott fémet, higannyal bevont szenet vagy egyszerűen fémes higanyt használunk. A katód-elemeket úgy is előállíthatjuk, hogy egy hordozóanyagot amalgámozott fémmel bevonunk 60 va gy telítünk, majd amalgámozzuk azt. Ha elektródokkal megtöltött oszlopból álló berendezést használunk, amelyben az elektródok közötti kapcsolat a folyadékfázison belül jön létre, 65 anódként előnyösen olyan elemet választunk, amely nem amalgámozódik, így az elektródok között fennálló feszültségkülönbség állandó marad. Ilyen 3
