СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ Российский патент 2013 года по МПК C02F9/12 C02F1/32 C02F1/36 C02F1/72 C02F103/14 

Описание патента на изобретение RU2480424C2

Изобретение относится к способам глубокой очистки сточных вод, включающих красители и поверхностно-активные вещества. И может быть методом, применяемым для глубокой очистки сточных вод при производстве текстильных материалов. Очищаемые сточные воды проходят предварительную очистку от взвешенных веществ и других загрязнителей методами фильтрования и коагуляции.

Известен способ очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ и красителей при помощи последовательного фильтрования и коагуляции при противоположных кислотно-основных показателях фильтрата и коагулянта, причем стоки предварительно подвергают обработке ультразвуком в режиме кавитации с последующей флотацией, после чего производят глубокую очистку путем фильтрования раствора через силикатную глыбу [Патент РФ №2259953, кл. C02F 1/52, 2005].

К недостаткам данного способа относится образование вторичных загрязнений окружающей среды после смешения кислого и щелочного стока, также возможно выделение токсичной газовой фазы. Данный метод не обеспечивает достижение ПДК окрашенных растворов.

Предложен метод очистки оборотных и сточных вод от органических загрязнителей различного происхождения, например синтетических поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов, фенолов. Способ глубокой очистки включает окисление пероксидом водорода в дозах 10-20 мг/л, облучение ультрафиолетовыми (УФ) лучами и применение катализатора на основе растворимых солей титана [Патент РФ №2348585, кл. C02F 9/12, 2009].

Недостатком данного способа является дороговизна производства титанового катализатора, большие энергозатраты при обеспечении глубокой очистки сточных вод и повышенное потребление пероксида водорода на 1 м3 сточной воды.

Наиболее близким по технической сущности является способ обесцвечивания сточных вод от красителей с использованием фотокаталитической деструкции [Lix Z., Liu H.L., Yue Р.Т., Sun Y.P. Photoelectrocatalytic oxidation of rose Bengal in aqueous solution using a Ti/TiO mesh electrode // Environ. Sci. and Technol. - 2000 - V.34 - №20 - р.4401-4406]. В качестве катализатора применяется сетка из титана, а также в рабочий раствор дозируется порошок диоксида титана. Процесс глубокой очистки проводится в реакторе, представляющем собой электролизер, при этом анодом является сетка из титана, а катодом - платиновая сетка, которая предварительно обрабатывается серной кислотой. Сточные воды облучаются ультрафиолетовым излучением.

Недостатком данного метода является применение для обработки серной кислоты, так как для дальнейшей очистки сточных вод потребуется нейтрализация данных растворов, а также возможно экранирование электродов продуктами деструкции, что приводит к снижению качества очистки от красителей. Стоит отметить высокую стоимость платиновой сетки для проведения данного метода очистки и трудоемкость обслуживания, следовательно, этот способ затратный в промышленном применении.

Техническим результатом заявляемого решения является устранение указанных недостатков предыдущего метода - повышение степени глубокой очистки сточных вод текстильного производства, от красителей катионного красного 2С и прямого чисто голубого за счет совместного использования ультрафиолетового воздействия, ультразвука в режиме кавитации при уменьшенном количестве пероксида водорода и одновременном извлечении поверхностно-активных веществ, при уменьшении времени обработки.

Поставленная задача достигается тем, что в способе глубокой очистки сточных вод от красителей, включающем ультрафиолетовое облучение в присутствии катализатора, обработку окрашенных сточных вод, включающих красители катионный красный 2С, прямой чисто голубой, ультрафиолетовым облучением на длине волны 186-254 нм в присутствии пероксида водорода в концентрациях 1-5 мг/л осуществляют совместно с ультразвуком в режиме кавитации с мощностью 0,2-0,5 Вт/см2 на частоте 35-47 кГц.

Отличительной особенностью заявляемого способа глубокой очистки является совместное воздействие на сточные воды, включающие красители катионный красный 2С, прямой чисто голубой, ультрафиолетового излучения с длиной волны 186-254 нм мощностью 15-20 Вт, ультразвука в режиме кавитации с частотой 35-47 кГц и мощностью 0,2-0,5 Вт/см2, с введением пероксида водорода в концентрации 1-5 мг/л.

Пример реализации. После предварительной очистки модельный раствор сточной воды, стадии крашения текстильного производства, с начальной концентрацией красителя 1-5 мг/л, концентрацией ПАВ 10 мг/л и рН 4,5-5 подают в реактор ультразвуковой кавитации мощностью 0,2-0,5 Вт/см2, частотой 35-47 кГц с размещенным над поверхностью воды ультрафиолетовым излучателем мощностью 15-20 Вт с длиной волны 186-254 нм при одновременном введении пероксида водорода в концентрации 1-5 мг/л.

Пример 1. После предварительной очистки модельный раствор сточной воды, стадии крашения текстильного производства, с начальной концентрацией красителя катионного красного 2С 1-5 мг/л, концентрацией ПАВ 10 мг/л и рН 4,5-5 подают в реактор ультразвуковой кавитации мощностью 0,2 Вт/см2, частотой 35 кГц с размещенным над поверхностью воды ультрафиолетовым излучателем мощностью 15 Вт с длиной волны 186 нм при одновременном введении пероксида водорода в концентрации 1 мг/л. Как видно из таблицы 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 60 минут обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,04 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно за 60 минут степень извлечения ПАВ - сульфанол НП-3 достигла 10%, как показано в таблице 2.

Пример 2. Эксперимент проводят как в примере 1, с тем отличием, что используют ультрафиолетовый излучатель с мощностью 20 Вт, длиной волны 254 нм. Как показано в таблице 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 60 минут обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,03 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно степень извлечения ПАВ за 60 минут составила 17%, что отражено в таблице 2.

Таблица 1 Изменение времени обработки от различных параметров воздействия Параметры обработки Время обработки, мин Степень обесцвечивания, % Остаточная концентрация, мг/л Мощность УФ, Вт/Длина волны УФ, нм Мощность кавитатора, Вт/см2 / Частота волны кавитатора, кГц Доза пероксида водорода, мг/л 1 15/186 0,2/35 1 60 99 0,04 2 20/254 0,2/35 1 60 99 0,03 3 15/186 0,5/47 1 55 99 0,02 4 20/254 0,5/47 1 40 99 0,02 5 15/186 0,2/35 5 34 99 0,02 6 20/254 0,2/35 5 25 99 0,02 7 15/186 0,5/47 5 18 99 0,02 8 20/254 0,5/47 5 8 99 0,01

Пример 3. Эксперимент проводят как в примере 1, с тем отличием, что мощность реактора ультразвуковой кавитации составляла 0,5 Вт/см2 с частотой 47 кГц. Как показано в таблице 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 55 минут обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,02 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно степень извлечения ПАВ за 60 минут составила 21%, что отражено в таблице 2.

Пример 4. Эксперимент проводят как в примере 2, с тем отличием, что мощность реактора ультразвуковой кавитации составляла 0,5 Вт/см2 с частотой 47 кГц. Как показано в таблице 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 40 минут обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,02 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно степень извлечения ПАВ за 60 минут составила 34%, что отражено в таблице 2.

Таблица 2 Изменение степени извлечения ПАВ от различных параметров воздействия Параметры обработки Время обработки, мин Степень извлечения ПАВ, % Мощность УФ, Вт/Длина волны УФ, нм Мощность кавитатора, Вт/см2/ Частота волны кавитатора, кГц Доза пероксида водорода, мг/л 1 15/186 0,2/35 1 60 10 2 20/254 0,2/35 1 60 17 3 15/186 0,5/47 1 60 21 4 20/254 0,5/47 1 60 34 5 15/186 0,2/35 5 60 40 6 20/254 0,2/35 5 60 56 7 15/186 0,5/47 5 55 62 8 20/254 0,5/47 5 45 78

Пример 5. Эксперимент проводят как в примере 1, с тем отличием, что концентрация вводимого пероксида водорода составляла 5 мг/л. Как показано в таблице 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 34 минуты обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,02 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно степень извлечения ПАВ за 60 минут составила 40%, что отражено в таблице 2.

Пример 6. Эксперимент проводят как в примере 2 с тем отличием, что концентрация вводимого пероксида водорода составляла 5 мг/л. Как показано в таблице 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 25 минут обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,02 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно степень извлечения ПАВ за 60 минут составила 56%, что отражено в таблице 2.

Пример 7. Эксперимент проводят как в примере 3, с тем отличием, что концентрация вводимого пероксида водорода составляла 5 мг/л. Как показано в таблице 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 18 минут обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,02 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно степень извлечения ПАВ за 60 минут составила 62%, что отражено в таблице 2.

Пример 8. Эксперимент проводят как в примере 4, с тем отличием, что концентрация вводимого пероксида водорода составляла 5 мг/л. Как показано в таблице 1, степень обесцвечивания красителя катионного красного 2С достигла 99% за 8 минут обработки, что соответствует остаточной концентрации используемого красителя 0,01 мг/л при ПДК данного красителя 0,04 мг/л. Одновременно степень извлечения ПАВ за 60 минут составила 78%, что отражено в таблице 2.

Пример 9. Эксперимент проводят как в примере 2, с тем отличием, что для обработки используется модельный раствор красителя прямого чисто голубого в концентрациях 1-5 мг/л. Как показано на рисунке 1, остаточная концентрация красителя прямого чисто голубого достигла 0,02 за 30 минут обработки, при ПДК данного красителя 0,02 мг/л.

Похожие патенты RU2480424C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ КРАСИТЕЛИ 2017
  • Конькова Татьяна Владимировна
  • Колесников Владимир Александрович
  • Перфильева Анна Владимировна
RU2655346C1
СПОСОБ ДЕСТРУКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ В СТОЧНЫХ ВОДАХ 2017
  • Конькова Татьяна Владимировна
  • Алехина Марина Борисовна
  • Колесников Владимир Александрович
RU2656463C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ В СТОЧНЫХ ВОДАХ 2023
  • Конькова Татьяна Владимировна
  • Кузин Евгений Николаевич
  • Либерман Елена Юрьевна
  • Гайдукова Анастасия Михайловна
  • Сейткасымова Алия Альбековна
RU2815959C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТРУДНООКИСЛЯЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 2004
  • Нечаев И.А.
  • Верещагина Л.М.
  • Байкова С.А.
  • Логунова А.Ю.
RU2246450C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ 2006
  • Алиев Зазав Мустафаевич
  • Исаев Абдулгалим Будаевич
  • Абдуллаева Марьям Магомедовна
RU2331590C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФТОРА 2008
  • Локшин Эфроим Пинхусович
  • Беликов Максим Леонидович
RU2382738C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФИДСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ И СТОЧНЫХ ВОД 1999
  • Панов В.П.
  • Грязнова О.И.
RU2158236C1
СПОСОБ ФОТОХИМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТИОЦИАНАТСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ И ОБОРОТНЫХ ВОД 2016
  • Будаев Саян Львович
  • Батоева Агния Александровна
  • Хандархаева Марина Сергеевна
  • Асеев Денис Геннадьевич
RU2626204C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ ХРОМОВОГО ДУБЛЕНИЯ КОЖЕВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА 1998
  • Панов В.П.
  • Пакшвер А.С.
RU2129992C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ 1992
  • Задорина Н.А.
  • Бабкина С.Б.
  • Забабурин А.А.
  • Мещеряков Н.А.
RU2031858C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 480 424 C2

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ

Изобретение может быть использовано на производстве текстильных материалов для глубокой очистки сточных вод от красителей. Для осуществления способа проводят обработку окрашенных сточных вод, включающих красители: катионный красный 2С, прямой чисто голубой, ультрафиолетовым облучением на длине волны 186-254 нм в присутствии пероксида водорода в концентрации 1-5 мг/л. Обработку проводят совместно с ультразвуком с мощностью 0,2-0,5 Вт/см2 на частоте 35-47 кГц. Способ обеспечивает повышение степени глубокой очистки сточных вод от красителей и сокращение времени обработки при уменьшенном количестве пероксида водорода и одновременной очистке от поверхностно-активных веществ. 1 ил., 2 табл., 9 пр.

Формула изобретения RU 2 480 424 C2

Способ глубокой очистки сточных вод от красителей, включающий ультрафиолетовое облучение в присутствии катализатора, отличающийся тем, что обработку окрашенных сточных вод, включающих красители катионный красный 2С, прямой чисто-голубой, осуществляют ультрафиолетовым облучением в диапазоне 186-254 нм в присутствии пероксида водорода в концентрациях 1-5 мг/л совместно с ультразвуком с мощностью 0,2-0,5 Вт/см2 на частоте 35-47 кГц.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2480424C2

Li X.Z., Liu Н.L., Yue Р.Т., Photoelectrocatalytic Oxidation of Rose Bengal in Aqueous Solution Using a Ti/TiO Mesh Electrode, Environ
Sci
and Technol, 2000, v.34, №20, p.4401-4406
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ РАЗЛИЧНЫХ ПО ВИДУ И ХАРАКТЕРУ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В ПРОТОКЕ 1994
  • Бурцев В.А.
RU2089516C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД 2005
  • Систер Владимир Григорьевич
  • Киршанкова Екатерина Викторовна
  • Цедилин Андрей Николаевич
RU2328455C2
УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДНЫХ СРЕД 1999
  • Ульянов А.Н.
RU2170713C2
US 5470480 A, 28.11.1995
JP 6047394 A, 22.02.1994
JP 60183097 A, 18.09.1985.

RU 2 480 424 C2

Авторы

Панов Виктор Петрович

Сизов Артем Викторович

Даты

2013-04-27Публикация

2011-06-10Подача