Введение к работе
Актуальность работы. В технологических процессах промышленных производств, особенно в гальванотехнике, широко используются, а в' горнометаллургическом переделе выделяются, кадмий и цинк в ионной форме, в виде комплексов и других соединений. Большинство из них, содержащих кадмий и цинк, входит в группу веществ первой категории токсичности. Поэтому кадмий- и цинксодертащие сточные воды и отхода (отвалы) являются источниками загрязнения объектов окружающей среды и лацдшафтов и тем самым наносят огромный ущерб флоре и фауне. Кроме того, сточные воды, в которых присутствуют кадмий и цинк, по ряду природных и технологических причин переходят из отстойников и накопителей в гидрографическую сеть, вследствие чего их содержание в природных и сточных водах по санитарным нормам нередко превышает предельно допустимые концентрации. По этим причинам задача извлечения кадмия, цинка и их соединений из сточных вод и технологических растворов представляется достаточно актуальной.
Несмотря на важность представленной задачи и то, что исследования в данном направлении ведутся весьма интенсивно, всё же остаётся целый ряд дискуссионных и даже нерешённых вопросов, решение которых требует срочных и неотложных мер. К их числу, прежде всего, следует отнести необходимость отделения и последующего количественного определения кадмия и цинка, а также их комплексов, в растворах минеральных кислот и их солей. В этом плане немаловажным является подбор оптимальных реагентов-осадителей, отвечающих современным экологическим и экономическим требованиям. Как показывают наши исследования, наиболее перспективным всё же является применение отходов пищевой промышленности и производства капролакта-ма, в частности, органических кислот жирного и ароматического рядов и их солей.
Цель работы - поиск и подбор селективных импортзамещающих ионитов и реагентов-осадителей для избирательного обнаружения тяжёлых токсичных металлов с целью разработки адаптированных к региональным условиям и существующим технологиям методик их извлечения из природных, сточных вод и технологических растворов.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с заданием ГКНТ Республики Узбекистан по теме: "Разработка способа извлечения цинка и кадмия из сточных вод" с государственным регистрационным номером 96 и является результатом научных исследований автора, проводившихся в период 1990-1997 гг.
Исходя из намеченной цели, поставленной задачи исследования и достигнутых результатов, автор выносит на защиту:
результаты изучения состояния ионов кадмия и цинка на анио-ните АВ-17х8 и катионите КУ-2х8 при их сорбции;
данные электромиграционного исследования анионных и катион-ных форм нахождения кадмия и цинка в зависимости от концентрации минеральных кислот и их солей;
результаты наховдения изоэлектрической точки ионов цинка и кадмия в растворах (0,1 - 5,0 н) азотной, хлористоводородной и серной кислот;
результаты поиска и последующего подбора доступных, дешёвых и эффективных импортзамещающих реагентов-осадителей из отходов региональной промышленности;
данные по разработке и рекомендации экспрессных и эффективных методик извлечения высокотоксичных металлов - кадмия и цинка
- из природных и сточных вод, а также технологических раствороЕ промышленных производств.
Научная новизна. Злектромиграцией и ионным обменом установлено существование катионных и анионных форм кадмия и цинка в минеральных кислотах и растворах их солей, показана зависимость форм нахождения металлов от природы и концентрации используемых сред. Подобраны экстракционные среды и оптимизированы условия экстракции, при которых происходит максимальная сорбция кадмия и цинка. Физико-химическими методами доказано существование в исследованных средах тетраэдрических и октаэдрических форм комплексов кадмия и цинка, установлена природа анионитной фазы молекулярной и ионообменной сорбции металлов. Уі-спектроскопией растворов цинка и кадмия доказано их комплексообразованяе с изученными лигандами в НСІ и HgSO^. Показана степень растворимости натриевой соли соапстока в водных, водно-органических и неводных средах и изучены её электрохимические характеристики.
Вклад автора. Автору принадлежат подбор и оптимизация условий комплексообразования цинка и кадмия в минеральных кислотах и их солях, определение состава и свойств ацидокомплексов, выбор селективного реагента-осадителя для сорбции токсичных тяжёлых металлов в природных, сточных водах и технологических растворах, обобщение полученных при этом результатов и формулирование окончательных выводов. В работах, выполненных в соавторстве, вклад автора заключался в непосредственном участии на всех этапах выполнения исследования - от постановки цели, задач и эксперимента, его проведения
и до обсуждения конечных результатов.
Практическая ценность работы. Подобран селективный дешевый импортзамещающий реагент-осадигель для сорбции кадмия и цинка и рекомендован для разработки высокоэффективных и доступных методик-, извлечения металлов из природных, сточных вод и технологических растворов с целью последующего использования их в практике очистки промышленных и производственных стоков.
Рекомендован к внедрению сравнительно дешё,вый реагент-осади-тель (натриевая соль соапстока), получаемый из отходов пищевой и хлопковой промышленности.
Разработанные методики очистки сточных вод и технологических растворов, содержащих ионы кадмия и цинка, в конкретных реальных" условиях и объектах внедрены в производства Акционерного общества "ЭЛЕКТРОАППАРАТ" и Научно-технической фирмы "ТЕХНОВОДСЕРВИС".
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 статей в международных и региональных научно-технических изданиях, в том числе 4 тезиса докладов.
Апробация работы. Результаты исследований, включённые, в диссертацию, докладывались на международных и региональных конференциях, конгрессах и съездах, в том числе: на Научно-технической конференции "Новые неорганические материалы (получение, свойства и применение)", посвященной 5-тилетию независимости Республики Узбекистан {Ташкент, 1996 г.), на 35-ом Международном конгрессе химиков (Стамбул, 1995 г.), ХУ Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Минск, 1993 г.), Конференции по решению экологических проблем гальванических производств, мало- и безотходных технологий (Санкт-Петербург, 1992 г.).
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, включает 3? рисунков и 27 таблиц; основной текст диссертации занимает 93 страниц. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, библиографического списка, насчитывающего 105 названий работ отечественных и зарубежных исследователей.