СПОСОБ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ Российский патент 2013 года по МПК C02F1/28 B01J20/04 C02F103/14 

Изобретение относится к очистке сточных вод от промышленных красителей и может быть использовано для очистки сточных вод предприятий текстильной, легкой промышленности, предприятий бытовой химии, кожевенных заводов.

Известен сорбционный способ очистки сточных вод от красителей с использованием суспензии монтмориллонита (природного сорбента) в 0,1 М растворе хлорида железа (III), активированного акустическими колебаниями [патент №2177913, G02F 1/52, опубл. 10.01.2002].

Недостаток способа - трудоемкость процесса приготовления суспензии сорбента, необходимость обработки сорбента ультразвуком частотой 22 кГц.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ сорбционной очистки сточных вод от красителей с использованием магнийсодержащего материала (природный сорбент), измельченного до зерен размером 0,5-3,0 мм [№2010104315 решение о выдаче патента на изобретение от 25.04.11].

Недостатком способа-прототипа является ограниченность наличия данного сорбента в связи с отсутствием его больших залежей.

Технической задачей изобретения является расширение ассортимента применяемых при очистке сточных вод от промышленных красителей природных сорбентов при сохранении высокой степени очистки.

Технический результат достигается тем, что в качестве сорбентов при очистке сточных вод от красителей применяют карбонатную породу с содержанием карбоната кальция, равным 41,95-49,50% (месторождения Курской области), которую измельчают до зерен 0,06-2,0 мм, перемешивают фазы в течение 30 минут.

Определен химический состав пород. Проанализированы образцы пород на содержание карбонатов кальция и магния комплексонометрическим методом; сульфат-ионов и оксидов железа и алюминия гравиметрическим методом; хлорид-ионы методом турбидиметрии. Найдено содержание нерастворимого в соляной кислоте остатка, а также измерена электропроводность насыщенного водного раствора карбонатных пород. Электропроводность определяли с помощью кондуктометра КСЛ-101. Полученные результаты химического состава изучаемой карбонатной породы представлены в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав карбонатных пород Месторождения отбора проб Конышовский р-н Медвенский р-н Беловский р-н Гранулометрический состав, % (сито 0,2-0,06) 73,37-68,49 88,13-79,84 79,91-74,85 Содержание влаги, % 9,6225 6,3125 0,365 Содержание СаСО₃ и MgCO₃ в пересчете на СаСО₃, % 49,50 41,95 48,21 Нерастворимый в HCl остаток 1,075 13,566 2,952 Содержание полуторных оксидов железа и алюминия 0,273 1,530 0,838 Водорастворимые вещества, % 3,1823 2,15997 1,165 Электропроводность, мкСм/см 79,04 88,26 78,33 Солесодержание в пересчете на NaCl, мг/л 37,22 41,59 36,87 Сульфат-ионы, % 0,00445 0,01403 0,00658 Хлорид-ионы, мг/л 0,005 0,0015 0,0025

Проведенный анализ сорбента показал, что большую долю изучаемого сорбента составляет кальцит.

Месторождения карбонатных пород Курской области отличаются низким содержанием нерастворимого остатка и высоким содержанием карбонатов.

Структурные и микроскопические характеристики изучаемых карбонатных пород определяли, используя поляризационно-интерференционный микроскоп BIOLAR по методу однородного поля. Исследования показали, что исходные породы слагаются тригональными кристаллами кальцита и ромбическими кристаллами доломита.

Опыты по очистке сточных вод от красителей проводили, используя модельные растворы красителей и сточные воды красильно-отделочного цеха трикотажного объединения «Сейм» (г.Курск).

Содержание красителей определяли спектрофотометрическим методом. С этой целью сняты спектры поглощения красителей в координатах: оптическая плотность (А) - длина волны (λ) на приборе СФ-26, выбраны длины вон максимального светопоглощения для катионного синего 2К - 610 нм, катионного красного 5Ж - 490 нм, кислотного ярко-зеленого - 670 нм, антрахинонового синего - 590 нм. Найдены границы подчинения растворов красителей основному закону светопоглощения - закону Бугра-Ламберта-Бера. В работе использован метод одноступенчатой статической сорбции.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. К модельному раствору красителя катионного синего 2К (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при λ=610 нм. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 Эффективность очистки растворов от красителя катионного синего 2К (масса сорбента - m=0,3 г, объем раствора красителя - V=50 мл) t, мин 1 5 10 20 25 30 60 С_ост, мг/л 1,424-1,278 0,780-0,784 0,650-0,462 0,541-0,286 0,286-0,096 0 0 S, % 85,76-87,22 92,10-92,16 93,50-95,38 94,69-97,14 97,14-99,04 100 100

Как следует из полученных данных, после 30-минутного перемешивания фаз наблюдается 100%-ная сорбция красителя.

Пример 2. К модельному раствору красителя катионного красного 5Ж (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при λ=490 нм. Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3 Эффективность очистки растворов от красителя катионного красного 5Ж (m=0,5 г, V=50 мл) t, мин 1 5 10 20 25 30 60 С_ост, мг/л 0,681-0,504 0,504-0,402 0,402-0,170 0,320-0,120 0,070-0,068 0 0 S, % 93,19-94,96 94,96-95,98 95,98-98,30 96,80-98,81 99,30-99,32 100 100

Как следует из полученных данных, после 30-минутного перемешивания фаз наблюдается 100%-ная сорбция красителя.

Пример 3. К модельному раствору красителя антрахинонового синего (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при λ=590 нм. Результаты исследований представлены в таблице 4.

Таблица 4 Эффективность очистки растворов от красителя антрахинонового синего (m=0,25 г, V=50 мл) t, мин 1 5 10 20 25 30 60 С_ост, мг/л 3,579-2,720 2,747-1,20 1,210-0,779 0,825-0,327 0,410-0,124 0 0 S, % 64,21-76,08 72,53-88,00 87,69-92,21 91,75-96,73 95,90-98,76 100 100

Опыты показали, что полная (100%-ная) сорбция антрахинонового синего происходит после 30-минутного перемешивания.

Пример 4. К модельному раствору красителя кислотного ярко-зеленого (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при λ=670 нм. Результаты исследований представлены в таблице 5.

Таблица 5 Эффективность очистки растворов от красителя кислотного ярко-зеленого (m=10,0 г, V=50 мл) t, мин 1 5 10 20 25 30 60 С_ост, мг/л 2,873-2,658 2,274-1,753 1,766-1,459 1,070-0,554 0,503-0,260 0,260-0 0 S, % 71,27-73,42 77,26-82,47 82,34-85,41 89,30-94,44 94,97-97,40 97,40-100 100

Опыты показали, что полная (100%-ная) сорбция кислотного ярко-зеленого происходит в течение 30-60 минут.

Полученные результаты исследований показали высокую адсорбционную способность карбонатной породы с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50% по отношению к промышленным красителям из разных классов.

Предлагаемый способ сорбционной очистки сточных вод от красителей по сравнению с аналогом:

- расширяет ассортимент применяемых при очистке сорбентов;

- позволяет использовать в качестве сорбента местные карбонатные породы;

- достигает 100%-ной очистки от промышленных красителей разных классов (кислотные, катионные, антрахиноновые).

Изобретение может быть использовано для очистки сточных предприятий текстильной и легкой промышленности, предприятий бытовой химии, кожевенных заводов от промышленных красителей. Для осуществления способа в качестве сорбента используют карбонатную породу с содержанием карбоната кальция, равным 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм. Время контакта фаз при перемешивании составляет 30-60 мин. Способ обеспечивает расширение ассортимента сорбентов, применяемых для очистки сточных вод от промышленных красителей различных классов - кислотных, катионных, антрахиноновых, и обеспечение в оптимальных условиях степени очистки, достигающей 100%. 5 табл., 4 пр.

Способ сорбционной очистки сточных вод от красителей, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют карбонатную породу с содержанием карбоната кальция, равным 41,95-49,50%, измельченного до зерен размеров 0,06-2,0 мм, время контакта фаз составляет 30-60 мин.