Регистрация / Вход
Прислать материал

Применение ионной флотации для извлечения тяжёлых металлов из промышленных вод горно-обогатительных предприятий.

Сведения об участнике
ФИО
Вафин Владислав Русланович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
Применение ионной флотации для извлечения тяжёлых металлов из промышленных вод горно-обогатительных предприятий.
Резюме
Перспективным методом очистки техногенных вод горнопромышленных предприятий от ионов тяжелых металлов является ионная флотация. При разработке теоретических основ и практической реализации данного метода целесообразно применение квантово-химического подхода к выбору реагентов-собирателей для селективного извлечения ионов тяжелых металлов и моделированию процесса взаимодействия извлекаемой формы металла и собирателя.

Синтезирован новый флотореагент комплексного действия и разработана технологическая схема переработки промышленных вод ГОКов с его применением.
Ключевые слова
Квантово-химические параметры, флотация, механизм взаимодействия, реагенты-собиратели, сложные эфиры терефталевой кислоты.
Цели и задачи
Цель проекта: Разработка теоретических основ и создание технологии переработки промышленных вод горно-обогатительных предприятий, основанной на методе ионной флотации.
Задачи проекта:
1) теоретически обосновать возможность применения метода ионной флотации для создания технологической схемы переработки промышленных вод ГОКов;
2) обосновать квантово-химический метод выбора реагентов-собирателей;
3) изучить механизм взаимодействия разработанного флотореагента с наиболее распространенными металлами промышленных вод ГОКов при их извлечении методом ионной флотации;
4) разработать технологическую схему переработки промышленных вод ГОКов с большим содержанием цинка и меди.
Введение

 

Ионная флотация - перспективный метод извлечения тяжелых металлов из растворов. Ее преимущество - возможность постадийного селективного извлечения металлов при постепенном изменении рН. Кроме того, ионная флотация обеспечивает эффективность очистки техногенных вод до 95-97 % за 10 минут.

Применение ионной флотации в сочетании с другими методами переработки промышленных вод обеспечивает настолько глубокое извлечение тяжелых металлов, что очищенные воды могут быть повторно использованы в оборотном водоснабжении, а их излишки - сбрасываться на рельеф без нанесения экологического ущерба районам недропользования. 

Методы и материалы

Использованы методы ИК-Фурье- и хромато-масс-спектрометрии; квантово-химические исследования проводились методом параметризации РМ 3 с использованием программного пакета HyperChem 7.5 Pro.; лабораторные технологические исследования.

Подходы, примененные для решения поставленных задач:

  • квантово-химический подход к разработке реагентов-собирателей для ионной флотации, позволяющий выбирать реагенты с заданными свойствами;
  • системного исследования, заключающегося в определении параметров реакционной способности соединений, участвующих в процессе извлечения тяжелых металлов из промышленных вод методом ионной флотации;
  • комплексного изучения сложных систем и процессов: флотационных соединений «металл-реагент», разнообразных процессов, протекающих при переработке технологических растворов.
Описание и обсуждение результатов

Научно-технические результаты выполнения работы:

- теоретически обоснована возможность применения метода ионной флотации для создания технологической схемы переработки промышленных вод ГОКов с преимущественным содержанием меди и цинка;

- на основании квантово-химического метода разработан реагент-собиратель для извлечения меди и цинка;

- изучен механизм взаимодействия разработанного флотореагента с извлекаемыми формами меди и цинка;

- разработана технологическая схема переработки промышленных вод ГОКов с большим содержанием цинка и меди.

Назначение и предполагаемое использование результатов

а) в науке и производстве:

- результаты работы могут быть использованы для создания новых научных подходов к переработке различных водных техногенных потоков, при проведении научных исследований при создании любых комбинированных способов глубокого селективного извлечения тяжелых металлов из них, позволяя получить новые знания в теории обогащения полезных ископаемых;

- на ГОКах результаты работы могут быть использованы для получения очищенной до норм ПДК воды и снижения экологической нагрузки на регион.

б) в образовательном процессе

- разработка научно-популярных материалов для школьников и школьных учителей для размещения в свободном доступе в сети Интернет.

Используемые источники
1. Christensen A.S., Elstner M., Cui Q. Improving intermolecular interactions in DFTB3 using extended polarization from chemical-potential equalization. // J. Chem. Phys. no. 143, 084123 (2015), URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.4929335.
2. Ghazy S. E., El-Morsy S. M., Ragab A. H. Ion Flotation of Copper (II) and Lead (II) from Environmental Water Samples // J. Appl. Sci. Environ. Manage, 2008, vol. 12(3), pp. 75- 82.
3. Hickey A.L., Rowley Ch.N. Benchmarking Quantum Chemical Methods for the Calculation of Molecular Dipole Moments and Polarizabilities // J. Phys. Chem. A., 2014, vol. 118(20), рр. 3678–3687.
4. Soliman M.A., Rashad Gh.M., Mahmoud M.R. Кinetics of ion flotation of Co(II)–EDTA complexes from aqueous solutions. // Radiochimica Acta, 2015, vol. 103 (9), рр. 643–652.

Information about the project
Surname Name
Vafin Vladislav Ruslanovich
Project title
The application of ion flotation for extraction of heavy metals from industrial waste waters of mining enterprises.
Summary of the project
A promising method for the treatment of industrial wastewater from the heavy metal ions is ion flotation. In the development of the theoretical foundations and practical implementation of this method should be used quantum-chemical approach to the choice of collecting agents for the selective extraction of heavy metal ions and modeling the interaction between forms of extractable metals and the collectors.
Quantum-chemical research on the basis of calculation of quantum-chemical parameters reactivity aquacomplexes recoverable metals, reagents and formed during flotation systems "metal reagent" is performed. Energy of the highest occupied (ЕНОМО) and the lowest unoccupied (vacant) (ELUMO) molecular orbitals, absolute rigidity ƞ, absolute softness S, the chemical potential χ, the global electrophilicity Ie and local electrophilicity Ie+, global nucleophilicity IN and local nucleophilicity IN¯ are the most important integral parameters. In the calculations of quantum-chemical parameters of the reactivity of the extracted metal forms, be aware that they in the reactions of the formation of complexes with the reagents are Lewis acids and contain electrophilic centers. Effective collecting agents for them may be the compounds exhibiting basic properties and containing nucleophilic centers.
New flotation reagent of complex action has been synthesized and technological scheme of recycling of industrial water with its use has been developed.
Keywords
Quantum chemical reactive power parameters, flotation, interaction mechanism, collecting agents, esters of terephthalic acid.