СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ОТ СИНТЕТИЧЕСКИХ АЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТОВ НАТРИЯ Российский патент 2002 года по МПК C02F1/58 C02F1/58 C02F101/30 

Изобретение относится к охране окружающей природной среды и может быть использовано для целей очистки водных растворов от синтетических поверхностно-активных веществ типа алкилбензолсульфонатов натрия (АБС-Na).

Как известно, АБС-Na, в частности додецилбензолсульфонат натрия, являются основой большинства современных моющих средств, чистящих паст, обезжиривающих составов и т.д., широко используемых в быту и технике.

Отработанные растворы АБС-Na, содержащие различные загрязнители, в том числе нефтепродукты, жиры, масла и т.д., обычно сливаются в канализацию, в сельских местностях прямо на землю, в результате чего попадают в водоемы, где оказывают токсическое действие на гидробионты, истощают запас растворенного кислорода, образуют устойчивую пену. Поэтому наряду с поисками новых, более экологичных моющих средств весьма актуальной является задача очистки (детоксикации) сбрасываемых водных растворов ПАВ (АБС-Na и др.) с учетом объемов сбросов.

Очистка воды от ПАВ - очень сложная задача. В настоящее время для этих целей используются механические, химические, физико-химические методы, а также их комбинации [1]. Большинство известных практических методов очистки воды от АБС-Na, например фильтрация через песчаные фильтры, коагуляция сульфатом алюминия, флокуляция полиакриламидом, использование активного ила, не избавляет ее в достаточной степени от детергентов. Так, фильтрация воды через песчаные фильтры снижает их содержание лишь на 13-50%, коагуляция сернокислым алюминием (рН_опт 4,5-6,0) на 39-50%, хлорным железом на 66-80%, смесью сульфата алюминия и активированного угля на 73-87%, биологическая очистка вообще не эффективна в связи с плохой биоразлагаемостью АБС-Na [2].

Целью настоящего предложения является повышение степени очистки водных растворов от АБС-Na по сравнению с известными методами.

Указанная цель достигается осаждением АБС-Na не как таковых в связи с агрегативной устойчивостью их растворов, а в виде смешанных ассоциатов, образующихся между АБС-Na и анионами электродонорных органических оснований, например имидазолом (Im) или его соответствующими производными, при их сочетании в растворе (существование ионных ассоциатов ПАВ и органических анионов засвидетельствовано, в частности в [3, 4]). Такие ассоциаты, как далее показано, эффективнее осаждаются из растворов комплексообразованием.

Примеры реализации изобретения
Эксперименты по извлечению (осаждению) АБС-Na проводили на модельных водных растворах, приготовленных на основе технического АБС-Na, с концентрацией от 0,25 до 10,00 г/л (наиболее распространенный диапозон содержания детергента в отработанных бытовых и технических растворах).

Содержание АБС-Na в растворе до и после комплексообразования определяли спектрофотометрически по изменению светопоглощения (оптической плотности) в УФ-области спектра при 260 нм, где АБС-Na имеет максимум поглощения. Образование ассоциатов и координация между ними и металлом подтверждены изменениями ИК- и УФ-спектров осадков и фильтратов (сухих остатков) по сравнению с спектрами исходных веществ.

Общая методика извлечения (осаждения) АБС-Na: к 50 мл модельного водного раствора АБС-Na заданной концентрации (последняя дополнительно контролировалась спектрофотометрически) добавляли Im (метил Im, винил-Im) раствор обоих компонентов, перемешивали на магнитной мешалке 30-40 мин при комнатной температуре, после чего в него вводили соль цинка при разных массовых отношениях к АБС-Na и перемешивании 5-10 мин, с доведением рН раствора до 6,5-8,0 (NaOH). Выпавший осадок комплекса с АБС-Na отфильтровывали на бумажном фильтре (синяя лента), сушили и взвешивали, а фильтрат анализировали на остаточное содержание АБС-Na. Полученные результаты сравнивали с аналогичными для известных коагулянтов.

Результаты извлечения АБС-Na из модельных водных растворов обобщены в табл. 1-2.

Как следует из табл.1,
- в случае известных коагулянтов (Аl₂(SO₄)₃, FеСl₃) и их смесей с вспомогательными веществами (активированный уголь и др.) извлечение АБС-Na из водного раствора составляет 39-84% при их стехиометрическом отношении и выше такового к АБС-Na;
- только солями цинка в оптимальных условиях (АБС-Na: Zn²⁺=1,0:0,8, рН 5,4) можно извлечь 82% АБС-Na, однако качество полученного осадка неудововлетворительное: влажный, расплывающийся на фильтре осадок;
- в случае предварительного образования смешанных ассоциатов АБС-Na•Im (метил Im, винил- Im) и последующего комплексообразования солями Zn²⁺ в оптимальных условиях (массовое соотношение ассоциат АБС-Na•Im (его названные производные): Zn²⁺=1,0:0,6:0,6, рН 6,5-8,0) можно извлечь 86-92% АБС-Na при наличии практически сухого мелкокристаллического осадка, легко удаляемого с фильтра.

2-3% АБС-Na можно дополнительно сорбировать на гидроксиде цинка, если фильтрат после отделения осадка подщелочить (NaOH) до рН 9,0-9,5. В этом случае избыточная растворенная соль цинка полностью переходит в нерастворимый гидроксид цинка, удаляемый вместе с сорбированным АБС-Na.

Таким образом, удаление АБС-Na из водных растворов комплексообразованием его ионных ассоциатов с Im или его производными доступными солями Zn²⁺ более эффективно, чем известными методами: 94-95% по сравнению с 82-84% для известных коагулянтов.

Низко концентрированные растворы АБС-Na (0,25 г/л) плохо поддаются очистке данным методом (табл. 2).

Источники информации
1. Пушкарев В. В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ.- М.: Химия, 1975, с.144.

2. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами.- М.: Наука, 1977, с. 356.

3. Саввин С.Б., Маров Н.Н., Чернова Р.К. и др.- Журнал аналитической химии.- 1981, т. 36, N 5, с. 850-859.

4. Пилипенко А.Т., Савранский Л.И., Куличенко С.А. Доклады Академии наук СССР, 1985, т. 284, N 6, с. 1407-1409.

Способ очистки водных растворов от алкилбензолсульфонатов натрия, объемных загрязнителей природных и сточных вод, основан на их осаждении солями цинка в виде ассоциатов с имидазолом или его производными с образованием водонерастворимых комплексов. Способ обеспечивает 92-94% извлечение алкилбензолсульфонатов натрия при их концентрации в растворе 2,5-10,0 г/л. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ очистки водных растворов от синтетических алкилбензолсульфонатов натрия путем осаждения солями Zn²⁺ в виде ассоциатов с имидазолом или его производными при массовом соотношении алкилбензолсульфонат натрия: соль цинка: имидазол или его производные = 1,0: 0,6-1,0: 0,6-1,0 с образованием смешанных водонерастворимых комплексов. 2. Способ по п. 1, в котором концентрация алкилбензолсульфоната натрия в водном растворе 2,5-10 г/л.