СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/46 C02F103/14 C02F103/30 

Изобретение относится к электрохимическим способам очистки сточных вод, в частности сточных вод текстильной промышленности, содержащие различные красители.

Известен способ очистки промышленных сточных вод окислением органических соединений на аноде в водных растворах в закрытом сосуде под давлением выделяющихся газов до 2,5 МПа и температуры 150^oС [1].

Недостатком данного способа является то, что процесс проводится при высокой температуре, что приводит к осложнениям при создании давления, усилении коррозии металлоконструкций и энергозатратам, связанным с выделением водорода на катоде.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ обесцвечивания сточных вод путем окисления красителей на аноде под давлением [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа [2], принятого за прототип, относится то, что окисление идет с небольшой скоростью, накапливание при электролизе водорода создает взрывоопасность системы.

Задача предлагаемого способа - расширение области очистки сточных вод.

Технический результат - повышение эффективности процесса за счет окисления компонентов сточной воды не только на аноде, но и в объеме раствора и упрощение технологической схемы тем, что катодом в предлагаемом способе является корпус автоклава.

Указанный технический результат достигается тем, что электролизу подвергается водный раствор, содержащий краситель, насыщенный кислородом под давлением 0,5-0,6 МПа. Процесс осуществляют в стальном автоклаве с прикрепленным по центру анодом, катодом является корпус автоклава. При этом окисление идет не только на аноде, но и в объеме раствора - перекисью водорода и продуктами его распада, генерированных на катоде восстановлением кислорода, а также растворенным под давлением кислородом. Конечными продуктами окисления красителя являются двуокись углерода и низкомолекулярные карбоновые кислоты.

На катоде возможны следующие уравнения реакции:
2H₂O+2e⇄H₂+2OH^-;
O₂+2H₂O+2e⇄H₂O₂+2OH^-;
O₂+e ⇄O₂ ^-;
O₂+2H₂O+2e⇄HO^- ₂+2OH^-;

Из-за сложности структурной формулы красителя для выяснения возможных реакций, протекающих на аноде, необходимы дополнительные исследования. Разрушение красителя идет, предположительно, по азосвязи и далее ароматические осколки красителя окисляются либо на аноде, либо в объеме раствора. Для полного разрушения красителя до минеральных соединений необходимо затратить дополнительное количество электричества.

Предложенный способ позволяет очищать сточные воды до 92-97%. Возможность осуществления процесса подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Готовится модельный раствор красителя прямого черного 2С, обуславливающего повышенную цветность сточных вод с концентрацией красителя 100 мг/л и 0,2 М Na₂SO₄. Раствор заливают в автоклав с закрепленным на крышке и изолированным от корпуса платиновым анодом, насыщают кислородом до 0,5 МПа и подвергают электролизу с плотностью тока на аноде 0,3 А/см². Степень очистки составляет 93%.

Пример 2. Электролиз проводится аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что в качестве электролита берется NaCl с концентрацией 2 г/л. Степень очистки составляет 97%.

Пример 3. Сточная вода красильного цеха химчистки с концентрацией красителя 500 мг/л насыщается кислородом до 0,6 МПа и подвергается электролизу аналогично примеру 1. УФ-спектры раствора после электролиза показывают, что окисление идет до низкомолекулярных карбоновых кислот. Степень очистки составляет 92%.

В результате проведенных исследований были получены зависимости степени очистки раствора от давления. Полученные результаты свидетельствуют о том, что проведение электролиза под давлением способствует повышению эффективности электрохимического процесса.

Повышение давления до 0,5 МПа позволяет увеличить степень деструкции красителей на 20-26%. Более высокие давления не оказывают существенного влияния на протекание электрохимического процесса (см. таблицу).

Это объясняется тем, что деструкция азокрасителя осуществляется не только за счет окисления на аноде, но и в результате окисления перекисью водорода и продуктами его распада, генерированного на катоде восстановлением кислорода.

Способ можно реализовать как в лабораторных, так и в промышленных масштабах.

Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ:
- упрощается конструкция электролизера в результате того, что в качестве катодного материала используется корпус автоклава;
- деструкция компонентов сточной воды при электролизе протекает не только на аноде, но и в объеме раствора перекисью водорода и продуктами его распада;
- экономичность процесса, связанная со снижением напряжения на электролизере при проведении процесса под давлением.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- способ при его осуществлении может быть использован как отдельно, так и как одна из стадий очистки сточной воды;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Библиографические данные
1. Способ очистки промышленных сточных вод. Бочкарев М.Н., Лобашев К.А. //А.с. 170867, кл.85 с1 от 17.05.1965 г. Заявка 846062/23-4 от 08.07.1963 г.

2. Способ очистки сточных вод красильных производств путем электролиза. //А.с. 460247 от 15.02.1975 г., Ленинградский инженерно-строительный институт.

Изобретение относится к электрохимическим способам очистки сточных вод, в частности сточных вод текстильной промышленности, содержащих красители. Водный раствор, содержащий краситель и насыщенный кислородом под давлением 0,5-0,6 МПа, подвергают электролизу. Процесс ведут в автоклаве, корпус которого является катодом. Технический эффект - повышение эффективности процесса за счет окисления компонентов сточной воды не только на аноде, но и в объеме раствора перекисью водорода и продуктами его распада, генерированными восстановлением кислорода на катоде, упрощение технологической схемы. 1 табл.

Способ очистки сточных вод от красителей путем электролиза, отличающийся тем, что электролизу подвергают водный раствор, содержащий краситель, насыщенный кислородом под давлением 0,5-0,6 МПа, и процесс ведут в автоклаве, корпус которого является катодом.