ЭКСТРАКЦИОННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОВ Российский патент 2011 года по МПК C02F1/26 B01D11/04 G01N33/18 C02F101/38 C02F103/36 

Изобретение относится к химической технологии и предназначено для очистки сточных вод, содержащих ароматические амины.

Ароматические амины, а именно анилин, его гомологи, а также разнообразные сложные вещества на их основе широко применяются в химической, нефтехимической, фармацевтической промышленности. При их производстве и дальнейшей переработке образуются загрязненные сточные воды, которые содержат менее 1-5 г/дм³ ароматических аминов. При такой концентрации их рекуперация, как правило, экономически нецелесообразна, но они являются губительными для микрофлоры биологических очистных сооружений общего назначения. В связи с этим такие сточные воды перед сбросом на биологические очистные сооружения общего назначения тысячекратно разбавляют другими сточными водами или подвергают предварительной локальной очистке.

Известен экстракционный способ очистки сточных вод, включающий смешивание экстрагента со сточной водой с последующим разделением фаз эмульсии экстрагент-вода в гравитационных отстойниках, в которые воду подают дросселированием после насыщения воздухом под давлении 5-7 атм в соотношении 1:10 - 1:14 к очищенной воде [SU 710977, С02С 5/02, 25.01.1980]. Однако этот способ используют для очистки сточных вод от нефтепродуктов, а для очистки сточных вод от ароматических аминов он не применим.

Для извлечения анилина и других соединений из водных растворов известно использование спиртов, эфиров, органических серо-, фосфор- и азотсодержащих оксидов [Коренман Я. П., Дроздова М. К., Лисицкая Р. П., Алешина В. В. Экстракционное концентрирование анилина и фенольных соединений для анализа водных сред. Химия в интересах устойчив. развития. 1995. 3, N 3, с.231-236], раствора триоктиламинооксида в толуоле [патент RU 2106177, МПК6 В01 D11/04, опубл. 10.03.1998]. Известен способ количественного определения анилина и нитроанилина в водном растворе, включающий экстракцию ароматических аминов из воды смесью бутилацетата и трикрезилфосфата и последующую реэкстракцию анилина 1М раствором соляной кислоты [авт. свид. SU 1755138, МПК5 G01N 21/78, опубл. 15.08.1982]. Из-за большого расхода реагентов рассмотренные способы не пригодны для очистки сточных вод от ароматических аминов в промышленном масштабе.

Известен экстракционный метод очистки сточных вод в промышленном масштабе (прототип), который включает экстракцию ароматических аминов (анилин, паратолуидин) органическим растворителем (бутилацетат, толуол, бензол) и регенерацию экстрагента [Очистка производственных сточных вод / С.В. Яковлев и др. - М.: Стройиздат, 1979. - С.139-142]. Однако для большинства продуктов применение экстракции рационально при концентрации их 2 г/дм³ и более, что является основным недостатком известного метода.

Задачей заявляемого изобретения является создание достаточно простого экстракционного способа очистки сточных вод от ароматических аминов с использованием доступных реагентов при минимальных их затратах.

Технический результат заключается в упрощении способа и увеличении степени извлечения ароматических аминов из водных растворов.

Технический результат достигается тем, что экстракционный способ очистки сточных вод от ароматических аминов, включающий экстракцию органическим растворителем и реэкстракцию, согласно изобретению очистку производят эмульсией водного раствора неорганической кислоты с константой ионизации выше 10 в органическом растворителе.

Отличием заявляемого решения от известных заключается в совмещении процессов экстракции и реэкстракции на одной стадии.

Способ заключается в том, что из сточных вод ароматические амины экстрагируют эмульсией водного раствора неорганической кислоты в органическом растворителе.

Применение сильной минеральной кислоты (рК_а более 10) позволяет перевести экстрагированный органическим растворителем ароматический амин полностью в концентрат соли ароматического амина и неорганической кислоты.

Из полученного концентрата соли ароматического амина и минеральной кислоты после отделения органического растворителя выделяют свободный ароматический амин путем нейтрализации щелочным агентом, или используют соль непосредственно в качестве сырья в химических производствах, или отработанную эмульсию направляют на термообезвреживание.

Ниже приведены примеры осуществления рассматриваемого процесса на лабораторной модели противоточного насадочного экстрактора непрерывного действия с внутренним диаметром 51 мм.

Пример 1. В лабораторный реактор с быстроходной мешалкой загружают 500 см³ бензола, 12 см³ 14%-ной соляной кислоты, и при интенсивном перемешивании получают эмульсию типа вода в масле.

В верхнюю часть экстрактора подают сточные воды, содержащие 1,2 г/дм³ анилина, с расходом 4,00 дм³/ч, в нижнюю часть подают полученную эмульсию с расходом 0,512 дм³/ч. Концентрация анилина на выходе из экстрактора в сточных водах составляет 48 мг/дм³, степень его извлечения - 96%.

Из отработанной эмульсии отделяют бензол и концентрат солянокислого анилина. Концентрат нейтрализуют 22%-ным водным раствором гидроокиси натрия, взятым в количестве 2,5 г на 1 дм³ сточной воды. После расслоения получают 5,6 г/дм³ 16%-ного раствора хлористого натрия и 1,1 г/дм³ влажного анилина. Водный слой возвращают на стадию экстракционной очистки, влажный анилин направляют на основной технологический процесс.

Пример 2. По условиям примера 1 в лабораторном экстракторе эмульсией 75%-ной серной кислоты в толуоле очищают сточные воды, содержащие 0,6 г/дм³ толуидина и 7% хлористого натрия. В очищенной воде содержание толуидина равно 16 мг/дм³, степень его извлечения составляет 97%. Из отработанной эмульсии в центрифуге отделяют кристаллический сернокислый толуидин, который направляют на основной технологический процесс.

Пример 3. В лабораторный реактор с быстроходной мешалкой загружают 78 см³ кубовых остатков регенерации ксилола, 5 см³ отходной азотной кислоты с концентрацией 23 мас.%, и при интенсивном перемешивании получают эмульсию типа вода в масле. Полученной эмульсией в лабораторном экстракторе очищают 4 дм³ сточной воды, содержащей 120 мг/дм³ парафенилендиамина. Получают очищенную сточную воду с остаточной концентрацией парафенилендиамина 2,4 мг/дм³, степень очистки составляет 98%. Отработанную эмульсию нейтрализуют и направляют на термическое обезвреживание.

Данный способ дает возможность извлечь из сточных вод до 98% органических аминов при минимальных затратах реагентов.

Изобретение может быть использовано на предприятиях химической, нефтехимической и фармацевтической промышленности. Для осуществления способа проводят экстракцию ароматических аминов из сточных вод эмульсией водного раствора неорганической кислоты с константой ионизации выше 10 в органическом растворителе. Изобретение обеспечивает увеличение степени извлечения ароматических аминов из сточных вод до 98% при минимальных затратах реагентов и совмещении процессов экстракции и реэкстракции на одной стадии.

Экстракционный способ очистки сточных вод от ароматических аминов путем их экстракции органическим растворителем и реэкстракции, отличающийся тем, что очистку производят эмульсией водного раствора неорганической кислоты с константой ионизации выше 10 в органическом растворителе.