СПОСОБ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2023 года по МПК C02F1/465 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих лакокрасочный материал ВКФ-093 в концентрации 1020 до 2000 мг О₂/л и может быть использовано на предприятиях легкой промышленности и автомобилестроении.

В настоящее время в автомобилестроении широко используют электроосаждаемые водоразбавляемые лакокрасочные материалы (ЛКМ), в частности промышленную грунтовку ВКФ-093, представляющую собой суспензию неорганических пигментов в полимерном пленкообразующем резидроле. После нанесения ЛКМ методом электроосаждения изделие промывают водой для удаления из слоя не перешедшего в осадок материала, который попадает в сточные воды. В результате промывки изделий после нанесения ЛКМ в растворе постепенно накапливаются полимерные органические продукты (пленкообразователи), входящие в состав грунтовок. Мутные растворы, окрашенные в сероватый цвет, имеют pH 5,5-6,0. Особая опасность попадания в водоемы заключается в том, что на их окисление расходуется кислород, растворенный в воде, необходимый для поддержания жизнеспособности микрофлоры. Содержание органических продуктов в воде контролируется по химическому поглощению кислорода (ХПК).

Известен реагентный способ очистки сточных вод от лакокрасочных материалов с использованием коагулянта на основе хлоридов или сульфатов двух- и трехвалентных металлов или их смесей, катионных полиэлектролитов, активированного бентонита, анионного полиэлектролита. [патент РФ №2156741, C01F 1/56; C02F 1/56; C02F 101/30; C02F 103/38; заявл. 22.12.1999; опубл. 27.09.2000]. Недостатком данного способа является сложный состав коагулянта и не полное удаление органических веществ из раствора.

Известен комбинированный способ очистки сточных вод от лакокрасочных материалов, включающий механическую очистку и пропускание через ультрафильтрационные мембраны. [патент РФ №1782938, C02F 1/44; B01D 61/02, C02F 1/58; C02F 101/30; C02F 103/14; C02F 103/30; заявл. 16.07.1991; опубл. 23.12.1992]. Недостатком данного способа является селективность и ограниченный срок работы мембран.

Наиболее близким по техническому решению является способ очистки сточных вод от окрасочного оборудования методом электрофлотации в присутствии коагулянта. (Колесников В.А., Ильин В.И., Оносова Л.А., Цейтлин Г.М., Седашева О.Н. Очистка сточных вод от окрасочного оборудования методом электрофлотации // Лакокрасочные материалы и их применение. 1996. № 11, с. 25-27). Этот метод основан на извлечении примесей из водных стоков пузырьками газа (водорода и кислорода), выделяемых на катоде и инертном аноде, и обладающих высокой дисперсностью. Для извлечения промышленной грунтовки ВКФ-093 предлагается использовать коагулянт Al₂(SO)₃.

Существенным недостатком способа является не очень высокая степень извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093, составляющая 85% и низкая предельная исходная концентрация лакокрасочного материала ВКФ-093, составляющая 1020 мг О₂/л, что ограничивает возможности использования данного метода на практике.

Технической задачей данного изобретения является разработка способа электрофлотационного извлечения лакокрасочных материалов, в частности промышленной грунтовки ВКФ-093 из сточных вод, позволяющего повысить степень извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093 и расширить диапазон исходных концентраций лакокрасочного материала ВКФ-093 до 2000 мг О₂ /л.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе в сточную воду, содержащую лакокрасочный материал ВКФ-093 добавляют раствор кислоты H₂SO₄ до значения pH 2,0-3,0 и вводят при перемешивании дидецилдиметиламмоний хлорид (ДДАХ) при массовом соотношении извлекаемого ЛКМ к введенному веществу 1:[0,003-0,005]. Затем дополнительно вводят органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС при массовом соотношении извлекаемого ЛКМ к введенному флокулянту по основному веществу 1:[0,008-0,01] с последующим электрофлотационным извлечением образовавшихся частиц от очищаемой воды.

При установленном pH 2,0-3,0 происходит наиболее полное образование дисперсной фазы лакокрасочного материала ВКФ-093.

Механизм положительного влияния дидецилдиметиламмоний хлорида, состоит в том, что катионное поверхностно-активное вещество адсорбируется на дисперсной фазе лакокрасочного материала ВКФ-093, ξ-потенциал смещается в область положительных значений к изоэлектрической точке, соответственно повышается степень извлечения ВКФ-093 из сточных вод.

В присутствии органического флокулянта полиакриламида гранулированного сульфатного ПАА-ГС происходит увеличение размеров взвешенных частиц за счет их слипания и образования агломератов. Это способствует повышению эффективности захвата агломератов газовыми пузырьками и образованию устойчивых комплексов агломераты частиц - пузырьки газов, что приводит к увеличению степени электрофлотационного извлечения.

Использование нерастворимых анодов из титана с депассивирующим активным покрытием из смеси оксидов титана и рутения обеспечивает высокое качество очистки и не приводит к вторичному загрязнению очищаемых стоков продуктами разрушения анодов.

Извлечение лакокрасочного материала ВКФ-093 из сточных вод осуществлялось в непроточном электрофлотаторе с нерастворимыми металл-оксидными анодами. Исследования проводились в диапазоне концентраций ВКФ-093 от 1020 до 2000 мг О₂/л при комнатной температуре (20±2°С). Степень извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093 определяют стандартным бихроматным методом по химическому потреблению кислорода (ХПК), то есть количеству кислорода, необходимого для полного окисления органических соединений. Эффективность очистки оценивали по формуле: α = (Сисх, хпк - Скон, хпк)/Сисх, хпк)×100%, где α - степень извлечения. Контроль кислотности среды осуществлялся на рН-метре марки “И-160МИ”.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

1. В 1 л воды, содержащей 1500 мг О₂/л лакокрасочного материала ВКФ-093, добавляют раствор кислоты H₂SO₄ до значения pH 2,0-3,0 и вводят при перемешивании дидецилдиметиламмоний хлорид при массовом соотношении извлекаемого ЛКМ к введенному веществу 1:0,005. Раствор перемешивают в течение 0,5 мин. В результате образуются взвешенные частицы лакокрасочного материала ВКФ-093. Затем в раствор добавляют органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС при массовом соотношении извлекаемого ЛКМ к введенному флокулянту по основному веществу 1:0,009. Полученный раствор выдерживают для формирования флотокомплекса в течении 10 минут, а далее подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,2 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 10 мин.

После электрофлотации отбирают пробу вод на анализ.

Аналогичные опыты проводят при исходной концентрации лакокрасочного материала ВКФ-093, лежащей в пределах 1020-2000 мг О₂/л и других соотношениях лакокрасочного материала ВКФ-093 к введенному дидецилдиметиламмоний хлориду и флокулянту. Данные приведены в табл. 1.

Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора, плотности тока, времени обработки и исходной концентрации извлекаемого лакокрасочного материала ВКФ-093, равной 1020 мг О₂/л. Полученные результаты представлены в таблице 2.

В предлагаемом способе достигается высокая степень извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093, составляющая 98,8-99,8%, что выше на 13-17%, чем в известном способе.

Также эффективность от применения предлагаемого способа обусловлена расширением диапазона исходных концентраций лакокрасочного материала ВКФ-093 до 2000 мг О₂ /л при сохранении высокой степени извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093, составляющей 98,5-99,5%.

Технико-экономическая эффективность от применения предлагаемого технического решения обусловлена следующими факторами: достижение требуемой степени очистки сточных вод от лакокрасочного материала ВКФ-093 при их сбросе в рыбохозяйственные водоемы; повторное использование очищенной воды в технологическом цикле.

Таблица 1 Исходная концентрация лакокрасочного материала ВКФ-093, мг О₂ /л Степень извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093, % в присутствии дидецилдиметиламмоний хлорида (ДДАХ), органического флокулянта полиакриламида гранулированного сульфатного (ПАА-ГС)
при различных соотношениях [ВКФ-093]:[ДДАХ: ПАА-ГС] 1:0,003:0,008 1:0,003:0,009 1:0,003:0,01 1:0,004:0,008 1:0,004:0,009 1:0,004:0,01 1:0,005:0,008 1:0,005:0,009 1:0,005:0,01 1020 98,8 99,2 99,5 99,6 99,7 99,7 99,8 99,8 99,8 1100 98,8 99,1 99,5 99,6 99,6 99,7 99,8 99,8 99,8 1200 98,8 99,1 99,4 99,5 99,6 99,6 99,7 99,7 99,6 1300 98,7 99,0 99,3 99,5 99,5 99,6 99,7 99,6 99,5 1400 98,7 99,0 99,3 99,3 99,4 99,5 99,6 99,5 99,4 1500 98,8 99,0 99,2 99,2 99,3 99,4 99,5 99,4 99,2 1600 98,8 98,9 99,1 99,2 99,3 99,4 99,4 99,3 99,2 1700 98,7 98,9 99,0 99,2 99,2 99,1 99,2 99,1 99,2 1800 98,7 98,9 99,0 99,0 99,1 99,0 99,0 99,2 99,1 1900 98,7 98,7 98,8 98,8 99,0 99,1 99,0 99,1 99,1 2000 98,5 98,6 98,7 98,8 98,8 99,0 99,0 99,0 99,0

Таблица 2 Способ Степень извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093, % Известный 82-85 Предлагаемый 98,8-99,8

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих лакокрасочный материал ВКФ-093 в концентрации 1020 до 2000 мг О₂/л, и может быть использовано на предприятиях легкой промышленности и в автомобилестроении. Способ заключается в том, что в сточную воду, содержащую лакокрасочный материал ВКФ-093, добавляют раствор кислоты H₂SO₄ до значения pH 2,0-3,0 и вводят при перемешивании дидецилдиметиламмоний хлорид при массовом соотношении извлекаемого лакокрасочного материала к введенному веществу 1:[0,003-0,005]. Затем дополнительно вводят органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС при массовом соотношении извлекаемого лакокрасочного материала к введенному флокулянту по основному веществу 1:[0,008-0,01] с последующим электрофлотационным извлечением образовавшихся частиц от очищаемой воды. Технический результат: повышение степени извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093 до 98,8-99,8% и расширение диапазона исходных концентраций лакокрасочного материала ВКФ-093 от 1020 до 2000 мг О₂/л при сохранении высокой степени извлечения лакокрасочного материала ВКФ-093. 2 табл., 1 пр.

Способ очистки сточных вод, содержащих ВКФ-093 в концентрации 1020 до 2000 мг О₂/л, включающий электрофлотацию с нерастворимыми анодами, отличающийся тем, что раствор обрабатывают серной кислотой до рН 2-3, последовательно вводят дидецилдиметиламмоний хлорид при массовом соотношении содержания лакокрасочного материала к вводимому реагенту 1:[0,003-0,005], органический флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный ПАА-ГС при массовом соотношении лакокрасочного материала к введенному флокулянту по основному веществу 1:[0,008-0,01].