СПОСОБ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФЕНОЛОВ Российский патент 2011 года по МПК C02F1/28 C02F1/58 B01J20/04 C02F103/36 

Изобретение относится к технологии сорбционной очистки сточных вод, может быть использовано для очистки сточных вод от фенолов в коксохимической, нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Группу фенолов образуют ароматические гидроксилсодержащие соединения, в которых гидроксильные группы находятся в бензольном кольце. Они являются сильнотоксичными веществами, поэтому проблемы их удаления являются важной научно-технической задачей.

Известны сорбционные способы очистки сточных вод от фенолов с использованием синтетических анионитов АВ-17 в ОН-форме. ЭДЭ-10П-ОН, АН-2Ф, АН-1 [С.М.Рустамов, Ф.Т.Махмунов, З.З.Баширов. Локальная адсорбционная очистка производственных сточных вод от фенола. Ж. «Химия и технология воды», 1994, т.16, №1, С.69-71], активного древесного угля, смешанного с песком в отношении от 1:50 до 1:100 [Патент №2079434, МПК C02F 001/28, опубл. 20.05.1997], опоки с размером фракций от 2,5 до 5,0 мм, пропитанных раствором соли железа, полусинтетических сорбентов [В.Е.Дорошенко, Ю.И.Тарасович, Г.А.Козуб. Сорбция фенола полусинтетическими и природными сорбентами. Ж. «Химия и технология воды», 1995, т.17, №3, с.248-250, Н.М.Алыков, А.С.Реснянская. Очистка воды природным сорбентом. Ж. «Экология промышленности России», №2, 2003, с.13-14], продукты переработки природных алюмосиликатов [Н.М.Алыков, А.С.Реснянская. Очистка воды природным сорбентом. Ж. «Экология промышленности России», №2, 2003, с.13-14] и др.

Основным недостатком известных сорбентов является длительность процесса получения или обработки сорбентов, недостаточно высокая степень очистки сточных вод от фенолов.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ очистки сточных вод от фенолов путем их адсорбции углеродистым волокнистым материалом в виде ткани или войлока [Заявка на изобретение №94028265, МПК C02F 001/28, опубл. 20.05.1996].

Недостатком способа прототипа является высокая стоимость используемых сорбентов, необходимость в нагревании очищаемых растворов, а также реагентов, применяемых при десорбции фенола.

Технической задачей изобретения является упрощение условий сорбции и десорбции при сохранении высокой степени очистки.

Технический результат достигается тем, что в качестве сорбентов фенолов из сточных вод используется магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), обладающий высокой сорбционной емкостью по фенолу - до 32,6 мг на 1 г сорбента. Сорбент измельчают до зерен размером от 5 до 10 мм. Очистка сточных вод от фенолов происходит в мягких условиях без нагревания.

Применяемый магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), согласно проведенным исследованиям состоит из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%).

Пример конкретного выполнения

Для реализации способа использовали сточные воды ЗАО «Изоплит» (г.Обоянь Курской области), производящего деревостружечные плиты.

Сточную воду предприятия «Изоплит», содержащую 122,0 мг/л фенола, пропускают через адсорбционную колонку, заполненную 40,0 г магний-содержащего материал, состоит из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%). Скорость подачи раствора - 0,250 л/ч при температуре 20°С. Содержание фенолов контролировали в фильтрате указанным выше методом. Степень адсорбции фенола составила 100%. Воду пропускали до содержания фенола в фильтрате, равного 0,001 мг/л (ПДК). В этих условиях емкость сорбента по фенолу равна 32,6 мг/л.

Степень очистки определяли по содержанию фенолов найденным титрометрическим способом. Он основан на бромировании фенола избытком бромид-броматной смеси, получении йода при взаимодействии йодида калия с бромом и титровании йода тиосульфатом натрия с крахмалом в качестве индикатора.

Анализируемую воду объемом от 20,0 до 50,0 мл переносят в коническую колбу емкостью 300 мл, снабженную притертой пробкой, подкисляют 10,0 мл 2 н. р-ра серной кислоты, прибавляют 25,0 мл бромид-броматной смеси (1,67 г бромата калия и 6,0 г бромида калия в 1 литре воды), закрывают колбу пробкой и оставляют на 30 минут. Затем прибавляют 1 г сухого йодида калия, снова закрывают колбу притертой пробкой и через 5 минут титруют выделившийся йод 0,05 н. раствором тиосульфата натрия, прибавляют в конце титрования раствор крахмала.

В аналогичных условиях титруют дистиллированную воду после прибавления бромид-броматной смеси, серной кислоты и йодида калия (холостая проба). Расчет ведут по формуле

,

где b - объем раствора тиосульфата натрия, израсходованного в холостом опыте, мл;

а - объем раствора тиосульфата натрия, израсходованного для титрования, мл;

0,784 - количество фенола, эквивалентное 1 мл 0,05 н. р-ра тиосульфата натрия, мг;

V - объем сточных вод, взятых для анализа, мл.

Также контролировали окисляемость воды - ХПК (химическое потребление кислорода), найденное перманганатометрическим методом. Измерение электропроводностей исследуемых вод проводили на приборе кондуктометр - солемер - КСЛ - 101 серии «Мультитест». Прибор предназначен для измерения удельной электрической проводимости жидкостей (Х) и общего солесодержания в пересчете на хлорид натрия.

Как видно из таблицы, при пропускании сточной воды через сорбент, кроме очистки ее от фенола, наблюдается уменьшение окисляемости воды и общего солесодержания, то есть улучшается качество воды.

Для десорбции фенола использовали 10%-ный раствор NaOH, пропуская его через адсорбционную колонку со скоростью 0,120 л/ч в течение двух часов. При этом наблюдается 9-кратное концентрирование фенола из сточной воды в виде фенолята натрия.

Преимущества заявленного способа:

- достижение 100%-ной степени сорбции фенола;

- одновременное уменьшение окисляемости и общего солесодержания сточной воды;

- использование дешевых природных сорбентов;

- процесс сорбции протекает при комнатной температуре.

Таблица - Изменение состава сточных вод Определяемые величины Содержание в растворе До сорбции После сорбции ПДК Содержание фенола, мг/л 122,0 0 0,001 ХПК, мгО₂/л 48,0 40,0 3,0 Удельная электропроводность, мСм/см 4,196 2,32   Солесодержание в пересчете на NaCl, г/л 2,24 1,459 1,0

Литература

1. С.М.Рустамов, Ф.Т.Махмунов, З.З.Баширов. Локальная адсорбционная очистка производственных сточных вод от фенола. Ж. «Химия и технология воды», 1994, т.16, №1, с.69-71.

2. Патент №2079434, МПК C02F 001/28, опубл. 20.05.1997.

3. В.Е.Дорошенко, Ю.И. Тарасевич, Г.А.Козуб. Сорбция фенола полусинтетическими и природными сорбентами. Ж. «Химия и технология воды», 1995, т.17, №3, с.248-250.

4. Н.М.Алыков, А.С.Реснянская. Очистка воды природным сорбентом. Ж. «Экология промышленности России», №2, 2003, с.13-14.

5. Заявка на изобретение №94028265, МПК C02F 001/28, опубл. 20.05.1996.

Способ может быть использован в коксохимической, нефтеперерабатывающей, химической и целлюлозно-бумажной отрасли промышленности. Для осуществления способа очистки сточных вод от фенола в качестве сорбента используют магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%) и измельченный до зерен размером от 5 до 10 мм. Материал обладает высокой сорбционной емкостью по фенолу, составляющей 32,6 мг/г. Степень сорбции фенола из сточных вод достигает 100%, при этом уменьшается окисляемость и общее солесодержание у очищаемых сточных вод. Процесс сорбции протекает при комнатной температуре. Кроме того, способ обеспечивает упрощение условий сорбции фенолов и их десорбции при сохранении высокой степени чистоты фенолов. 1 табл.

Способ сорбционной очистки сточных вод от фенолов, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), измельченный до зерен размером от 5 до 10 мм.