Способ очистки водных растворов от органических кислот Советский патент 1985 года по МПК C02F1/28 C02F1/28 C02F101/30 C02F103/00 

сосх

о

1

Изобретение относится к очистке сточных вод от карбоиовых кислот, в частности от щавелевой кислоты сорбцией,

Целью изобретения является повышение степени очистки водных растворов от щавелевой кислоты при много кратном использовании сорбента без регенерации и снижение расхода сорбента.

Очистку водных растворов от щавелевой кислоты осуществляют в статических условиях в процессе контакта сорбента с растворами в интервале значений рН 2,0-3,5, при соотиошеНИИ Т;Ж 1:50-100 в течение 60 мин при перемешивании на механических встряхивателях с последующим разделением фаз.

Увеличение концентрахщи ионов ийкеля в виде гидроалюминатных соединений в составе сорбента от 3,0 (14,42 мае,,% ) до 8,0 мг-ирн (32,0 Mac.i ) на I г АЦО , способствует повышению степени очистки водны растворов от щавелевой кислоты от 85 до 99%.

Дальнейшее увеличение концентрации ионов в сорбенте 8,0 мг-ион/г (32,0 мас.%) приводит

11

к снижениюэффекта очистки от щавелевой кислоты в связи с уменьшением величины удельной поверхности сорбента при больших степенях модифицирования .

После многократного использования сорбента для очистки нескольк 1х смен исходного раствора, когда его емкость по щавелевой кислоте полностью реализуется, проводят термическую окислительную регенерацию сорбента при в течение 5 мин и используют его вновь для очистки

растворов. I

Пример 1. Навески активного- оксида алюминия марки А-1 с размером частиц 0,2-0,4 мм помещают в стеклянные колбы и заливают определенным объемом раствора аммиаката никеля с концентрацией (NH:))f 0,0502 моль/л при соотношении Т:}К 1:500; концентрация аммиака C(NH) 0,533 моль/л; рН раствора 10,65 ед. Процесс ведут в статических условиях при периодическом пере- мешивании. Содержание ионов Mi в сорбентах в зависимости от времени контакта реагентов приведено в табл.1.

Таблица 1

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТЮРОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ, вкпючакщий сорбцию на оксиде алюминия, содержащем соединения никеля, отличающийся тем, что, с целью повьввення степени очистки от щавелевой кислоты при многократном использовгшии сорбента без регенерации и снижения расхода сорбента, в качестве соединений никеля используют гидроалюминаты никеля, а очистку ведут при рН 2,0-3,5. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание ионов Ni в сорбенте составляет 3-8 мг/ион/г AljO,. (Л

П р и м е р 2, Навески активного оксида алюминия, содержащего гидро- алюминаты никеля в количестве

4,5 мг-ион никеля на I г Al-vj,

,0.

7

(20,9 мас.%, размер частиц 0,2 0,4 мм) по 1 г запивают 50 мл раствора щавелевой кислоты (Т:Ж 1:50) и перемешивают на механических встряхивателях в течение 1 ч. Затем раствор отделяют от твердой фазы декантацией и анализируют на содерП980114

i жание оксалат-ионов. Данные по очист-. ке растворов от щавелевой кислоты для различных концентраций исходных растворов представлены в табл.

52:

Таблица 2 511980 .Таблица4 . . Из табл.4 видно, что для выбранной исходной концентрации щавелевой кис- 15 лоты оптимальным интервалом соотношения Т:Ж, в котором достигается очист- i ка на 89,5-99,0%, является 1:1001:50. Как следует из полученных данных, максимальный эффект очистки растворо от щавелевой кислоты достигается на сорбентах, содержащих в своем составе от 3,0 до 8,0 мг-ион NI на 1 г , . П ри м 8 р 6. Навески активного оксидаалюминия, модифицированного ионамиNi в количестве 4,5 мг-ион 5 О

Т а б ли ц а 5 1« , ПримерЗ, Навески исходного активного оксида алюминия, содержащего ионы N i в ввде гвдроалюминатных соединений в количестве от 1,5 (8,1 мас.%) до 11,1 (39,4 мас.%) мг-ионов на 1 г , (размер частиц 0,2 - 0,4 мм), по 0,25 г заливают 25 мл (Т:Ж 1:100) 8,10.10м раствора щавелевой кислоты с величиной рН 2,3 и перемешивают на механических встряхивателях в течение 1 ч. По окончании перемешивания раствор отделяют от твердой фазы декантацией „ анализируют на содержание оксалатионов. Данные по очистке растворов от щавелевой кислоты образцами активного оксида алюминия с различным содержанием ионов представлены в табл.5. на 1 г А (20,9 мас.%, размер частиц 0,2-0,4 мм по 1 г заливают 50 мл 8,10-10 М раствора щавелевой кислоты Т:Ж- 1:50 с величиной рН 2,3 ХПК 130 мг. О/л/) перемешивают на механических встряхивате- лях в течение 1 ч. Ввиду того, что .сорбционная ёмкость образцов по отношению к оксалат-ионам при их oJjHO7кратном использовании в выбранных условиях не реализуется полиостью, сорбенты были использованы многократ для очистки нескольких сменраствора щавелевой кислотыбез регенерации. Из данных табл.6 следует, что ек кость сорбента по щавелевой кислоте реализуется почти полностью после 5 смен очищаемого раствора над одной и той же навеской сорбента, причем в первых двух сменах раств ра -достигается степень очистки 97,0-99,2%. Пример. В условиях, анал гичиых примеру 6, сорбенты, испо зованные для очистки от щавелевой кислоты 5 смен раствора, были подвергнуты термической окислительной регенерации при 400 С в течение 5 leiH и вновь использованы для уда ления щавелевой кислоты из водиых растворов. Даиные по очистке растворов от щавелевой кислоты для Двух регенер ций сорбента при многократном его использовании после каждой регенерации представлены в табл.7. Таблица 11980118 ; Данные по очистке растворов от щавелевой кислоты при шoгoкpaтнoм использовании одной и.той же навесноки сорбента для нескольких смен ис- от 5 ходного растворапредставлены втабл.6 Таблицаб Как следует из полученных результатов, емкость сорбента с увеличением количества регенераций падает с 35,4 мг/г до 20,3 мг/г, а степень очистки с 99,2 до 57,0%, в связи с чем рационально после многократного использования сорбента проводить только одну его регенерацию. Примере сравнительиый . По известному способу степень очистки растворов от лигнинсульфокислоты с концентрацией 1000 мг/л оксидом алюминия, содержащим .максимальное iколичество ионов t (IО мас., прит:Ж 1:50 составляет 54%, а емкость сорбента в выбранных условиях сорбции 27 нг/г. Таким образом, для поглощения i кг лигнинсульфокис-. лоты требуется 37 кг содержащего ионы fit сорбента. По предложенному способу при очистке водных растворов от щавелевой кислоты с концентраций 2024 мг/л сорбентом, содержащим 14,7 мас.% Ni (4,5 мг-ион/г AlgO,) и Т:Ж 1:50 степень очистки достигает 80% (см.таблицу 2), а емкость сорбента 81 мг/г, т.е. сравнивая со способомпрототипом по расходу сорбента, для поглощения 1 кг щавелевой кислоты потребуется 12,3 кгсорбента, а при исходной концентрации щавелевой кислоты 713 мг/л с этим же сорбентом степень очистки повышается до 99% и емкость его составляет 35 мг/г в выбранных условиях сорбции ((табл,2). Однако, как следует из примера 6 (табл.б), емкость сорбента за 1 цикл сорбции в выбранных условиях не реализуется полностью и его можно использовать как минимум в 3 циклах сорбции без регенерации со степенью очистки 67,7-99,2%, т.е. превьшающей степень очиётки по известному способу. В результате многократного использования сорбента его емкость возрастает до 94,1%мг/ и для поглощения 1 кг щавелевЪй кислоты потребуется 10,6 кг сорбента. Если учесть, что высокая степень очистки растворов от щавелевой кислоты 87,6 - 97,0% (см.табл. 4 и З) достигается и при меньшем соотношении Т:Ж 1 :100, чем в известном 1 1 способе, то это позволяет еще в 2 раза снизить расход сорбента. Применение предложенного способ.а очистки водных р астворов от органических примесей, преимущественно щавелевой кислоты, обеспечивает по сравнению с известными следуняцие преимущества: повышение степени очистки растворов от щавелевой кислоты до 99,2% по сравнению с прототипом; сорбент прост в изготовлении и экономичен в применении ввиду возможности многократного его использования для очистки нескольких .смен раствора без регенеращи; использование в качестве основы для синтеза сорбента недефицитного материала - активного оксида алюминия, выпускаемого в промышленном масштабе.