СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФЕНОЛА И ЕГО ХЛОРПРОИЗВОДНЫХ Российский патент 2010 года по МПК C02F1/72 C02F101/34 C02F101/36 C02F103/38 

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности оно касается способа очистки сточных вод, загрязненных фенолом и его хлорпроизводными, путем удаления из раствора твердых полимерных продуктов каталитического окисления фенолов пероксидом водорода.

Фенол и хлорфенолы относятся к наиболее распространенным и экологически опасным загрязнителям воды, оказывающим вредное воздействие на человека и животных из-за их токсичности и канцерогенности [В.Д.Демедюк и др. // Катализ в промышленности. 2003. №6. С.42-46; L.H.Keith, W.A.Telliard (1979): Priority pollutants: a prospective view. Environ. Sci. Technol. 13, 416-424].

Известные способы очистки водных стоков путем химического окисления приводят либо к минерализации органических молекул вплоть до полного превращения в СО₂ и Н₂О, либо превращают их в нерастворимые в воде полимерные соединения, легко удаляемые фильтрованием.

Известен способ удаления фенола и хлорфенолов путем превращения их в процессе каталитического окисления пероксидом водорода в присутствии пероксидазы хрена в нерастворимые полимерные соединения, отделяемые центрифугированием (рН 6-8, комнатная температура, 3 ч, конверсия фенолов 66.9-99.8%) [A.M.Klibanov, B.N.Alberti, E.D.Morris, L.M.Felshin // Journal of Applied Biochemistry 1980. №2. P.414-421]. Недостатком этого способа является использование в качестве катализатора труднодоступного и дорогостоящего природного фермента - пероксидазы.

В приведенном способе не приводится масса образующегося полимерного осадка, что не позволяет определить эффективность очистки за счет превращения фенолов в полимерные соединения.

Задача изобретения состоит в создании такого способа очистки сточных вод от фенола и его хлорпроизводных, в котором в качестве катализатора использовались бы недорогие и доступные соединения.

Для достижения указанной задачи каталитическое окисление фенола и его хлорпроизводных пероксидом водорода проводят в присутствии водорастворимых соединений фталоцианина железа - тетрасульфофталоцианина железа и октахлорида октакис(пиридиниометил)фталоцианина железа, которые берут в количестве 1,3-2,9 мол.%.

Реакцию проводят при температуре 20-25°С в течение 30 мин. После прибавления пероксида водорода из реакционного раствора выпадает осадок, который отфильтровывают, промывают водой, сушат и взвешивают.

Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.

Пример 1. Каталитическое окисление фенола (Р).

К раствору 0.2 г (2.13·10^-3 моль) фенола в 1000 мл воды добавляют при перемешивании раствор катализатора - 0.0252 г (0.284·10^-4 моль) в 10 мл воды. К полученной смеси при перемешивании прибавляют 0,67 мл 30%-ного раствора пероксида водорода (6.4·10^-3 моль). Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат при температуре 50°С. Фильтрат анализируют методом ВЭЖХ (ЖХ НР1100 с УФ-детектором, колонка zorbax Eclipse XDB-C8 4,6×150 мм, толщина неподвижной фазы - диметил-н-октилсилан - 5 микрон, элюент ацетонитрил (60%)-вода (40%), 1 мл/мин, внутренний стандарт - нафталин). Конверсия фенола составила 92%. Масса осадка 0,16 г (87% в расчете на прореагировавший субстрат).

Пример 2÷6. Каталитическое окисление 2-хлорфенола (2-СР), 4-хлорфенола (4-СР) и 2,6-дихлорфенола (2,6-DCP), а также смеси фенола (Р) и 4-хлорфенола (2-СР).

Реакцию проводили, как описано в примере 1, в присутствии разных катализаторов.

Количества реагентов, конверсия субстрата (η, %) и выход образовавшего полимерного продукта приведены в табл. В качестве катализаторов использовали замещенные фталоцианины железа, содержащие как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные заместители: тетрасульфофталоцианин железа (I) и октахлорид октакис(пиридиниометил)фталоцианин железа (II).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет легко удалять из водных растворов значительную часть (более 80%) загрязняющих их фенола и его хлорпроизводных путем фильтрования образующихся после окисления пероксидом водорода нерастворимых полимерных соединений с использованием в качестве катализаторов доступных и недорогих водорастворимых производных фталоцианина железа.

Таблица №№ примеров Выделяемое соединение (ВС) Кол-во ВС, г Кол-во ВС, моль ·10³ Катализатор (КТ) Кол-во КТ, мол. % Н₂О₂, мл (30%-ного) Н₂О₂, моль ·10³ η, % Кол-во осадка, г Выход осадка, % 1 Р 0.2 2.13 I 1.3 0.67 6.4 92 0.16 87 2 2-СР 0.257 2.0 I 1.5 0.63 6.0 90 0.196 85 3 4-СР 0.283 2.13 I 1.3 0.67 6.4 97 0.258 94 4 4-СР+Р (1:1) 0.223 2.0 I 1.4 0.63 6.0 92 0.176 86 5 2,6-DCP 0.348 2.13 I 2.7 1.34 12.8 98 0.281 82 6 4-СР 0.1 0.78 II 2.9 0.37 3.5 90 0.08 89 7 2,6-DCP 0,1 0.61 II 2.4 0.23 2,2 99 0,08 81

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и касается очистки сточных вод, загрязненных фенолом и его хлорпроизводными. Для осуществления способа проводят окисление пероксидом водорода в присутствии катализатора с последующим отделением осадка нерастворимых полимерных соединений. В качестве катализатора используют водорастворимые замещенные фталоцианины железа - тетрасульфофталоцианин железа или октахлорид октакис(пиридиниометил)фталоцианин железа в количестве 1,3-2,9 мол.%. Применение указанных катализаторов позволяет провести очистку сточных вод при упрощении и удешевлении процесса удаления экологически опасных соединений из водных отходов. 1 табл.

Способ очистки сточных вод от фенола и его хлорпроизводных путем окисления пероксидом водорода в присутствии катализатора с последующим отделением осадка нерастворимых полимерных соединений, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют водорастворимые замещенные фталоцианины железа - тетрасульфофталоцианин железа или октахлорид октакис(пиридиниометил)фталоцианин железа в количестве 1,3-2,9 мол.%.