Способ очистки воды от органических примесей Советский патент 1989 года по МПК C02F1/461 C02F1/461 C02F101/30 C02F103/36 

Изобретение относится к очистке воды от растворимых органических примесей, включая пиридиновые основания, и может быть использовано как при водоподготовке, так и при очистке сточных вод предприятий химической, резинотехнической, шинной и других отраслей промьшшенности.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований,при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии.

Способ осуществляют следующим образом.

Графитовый анод обрабатьшают в течение 2 ч в концентрированной сер- ной кислоте плотностью 1,98 кг/м . Сточную воду, содержащую растворимые органические вещества, в том числе пиридиновые основания, подают в катодную камеру диафрагменного электролизера. На электроды подают постоянное напряжение и обрабатывают

СП

1

воду в течение 15-30 мин при плотности тока 0,01-0,10 А/см и концентрации тока 5-25 А/л. Затем воду подают в анодную камеру этого же электролизера и ведут процесс при указанных плотности и концентрации тока. Воду сливают и фильтруют.

Проверку эффективности способа по сравнению с известным проводили на примере очистки сточных вод шинного производства. Эти сточные воды содержат смесь равных количеств ла- тексов СКД-1 и БМВП-10Х, а также крошку каучука и растворимые органи- ческие примеси - резорцин, формальдегид, дивинил, сульфонол НП-3 и 2-метил-5-винилпиридин (2,5-МВП).Содержание растворимых органических веществ до и после очистки оценивали по химическому потреблению кислорода (ХПК, мгО/л), а 2,5-МВП - спектро- фо.тометрически.

Синтетические латексы .коагулиро-, вали серной кислотой, фильтровали, а фильтрат с растворимыми органическими примесями очищали известным и данным способами. В очищаемой сточно воде ХПК составляло 9500 мгО/л, а содержание 2,5-МВП - 26 мг/л.

Пример 1.В1л фильтрата добавляли хпорид натрия в количестве 100 мг/л. Затем подготовленный таким образом фильтрат помещали в анодную камеру (объемом 1 л) диафрагмен- ного электролизера и проводили элек- тролиз при плотности тока 0,12 А/см и напряжении на электродах 5 В в течение 6 ч. После обработки содержание органических веществ (ХПК) уменьшилось до 230 мгО/л, а содержание 2,5-МПВ до 23 мг/л. При этом расход электроэнергии составил 3,5 103 кВТ ч/мз .

Пример 2. Подготовленный, как в примере 1, фильтрат помещали в анодную камеру диафрагменного электролизера. Предварительно графитовый анод обработали концентрированной (1,98 кг/м) серной кислотой в течение 2 ч. Электролиз проводили при плотности тока 0,009-0,120 А/см до достижения расхода графита 50, 100, 200, 300 и 350 мг/л в течение 30 мин .При этом расход электроэнергии сое-- тавил 12-330 кВт-ч/м. Содержание ор ганических веществ по ХПК уменьшилось до 9000-60 мгО/л, а 2,5-МВП - до 25-15 мг/л. Результаты опытов.

Q г 0

5 о

5 0 5

0

описанных в примерах 1 и 2, представлены в табл.1.

Сопоставление и анализ данных опытов по примерам 1 и 2 показывают, что обработка сточной воды в анодной камере без предварительной обработки графитового анода концентрированной серной кислоты неэффективна. Эффект очистки - выше - с предварительно обработанным графитом. Эффект - очень низок - при расходе графита 50 мг/л, а затем растет с увеличением расхода графита.Как видно из данных таблицы, оптимальный расход графита находится в пределах 100-300 мг/л при одновременном уменьшении продолжительности обработки с 6 до 0,5 ч. Увеличение расхода 1;ра- фита выше 300 мг/л не приводит практически к увеличению эффекта очистки, однако при этом наблюдается быстрое разрушение анода. ЭсТтфект очистки удовлетворителен в области плотностей тока 0,01-0,10 А/см и концентрации тока 5-50 А/л. Кроме того, данные таблицы свидетельствуют о неудовлетворительном эффекте очистки воды от 2,5-МВП, что обусловлено высокой стойкостью этого соединения.

Пример 3. Воду, полученную после коагулирования и отделен1 }я латекса, помещали в катодную камеру диафрагменного электролизера и об- рабатьюали в течение 15 мин при плотности тока 0,05 А/см и концентрации тока 25 А/л. Затем эту воду помещали в анодную камеру электролизера и обрабатьшали там также при указанных параметрах. Графитовый анод предварительно обработали концентрированной серной кислотой плотностью 1,98 кг/м в течение 2 ч.

Результаты очистки приведены в табл. 1.

Как видно из данных табл.1, наиболее эффективная очистка воды от органических примесей, включая пиридиновые основания, достигается при ведении процесса по предлагаемому способу. При этом имеет место значительно более высокий эффект очистки по ХПК и практически 100%-ный эффект очистки от 2,.

Пример 4. Очищали сточную воду, содержащую смесь равных копичеств латексов СКД-1, БМВП-10Х и орГ|анические примеси с исходной величиной ХИК - 9000 мгО/л и концентрацией 2,5-MBII - 25 мг/л в интервале плотности тока 0,009-0,15 А/см (концентрации тока 4,5-75 А/л) и по прототипу или плотности тока 0,1- А/см (концентрации тока 60 А/л). Данные приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, при одинаковом расходе графита (300 мг/л), достигаемом варьированием продолжительности электрообработки, при повышении плотности и концентрации тока Свьше соответственно 0,10 А/см и 50 А/л наблюдается резкий рост расхода электроэнергии на очистку, что связано с ростом напряжения на электродах и с достижением при плотности тока 0,10 А/см и концентрации тока 50 А/л предельной скорости разрушения графита.

Действительно, в интервале плотности тока 0,10-0,15 А/см. продолжительность электрообработки для достижения концентрации графита 300 мг/ практически одинакова,

Кроме того, при токовых параметрах, превьшающих максимальные значения, заявленные в формуле, растет величина ХПК в очищенной воде, а также концентрация 2,5-МВП. Это может быть объяснено тем, что при повышенных токовых параметрах графит выкрашивается в виде частиц, имеющих значительно большие размеры, чем при токовых параметрах в заявленной области. Выкрашивание более крупных частиц графита (при одинаковой концентрации графита в очищаемой жидкости) приводит к резкому снижению его сорбционной способности, что и снижает качество очищаемой воды.

Таким образом, из представленных примеров видно, что плотность тока 0,10 А/см и концентрация тока 50А/л заявленные в формуле изобретения

как верхний предел токовых параметров, являются в то же время верхним пределом оптимальности этих параметров.

Что касается оптимальности нижнего предела заявляемых токовых параметров (плотность тока 0,01 концентрация тока 4,5 А/л), то она

также следует из данных таблицы: при уменьшении плотности тока до 0,009 А/см и концентрации тока до 4,5 А/л при удовлетворительном качестве очищенной воды наблюдается резкий рост расхода электроэнергии

(до 50,6 кВт ч/м), несмотря на низкое в этом случае сопротивление на электродах. Это объясняется снижением скорости растворения (выкрашивания) графита, а значит, значительным увеличением времени электрообработки - до 270 мин.

Формула изобретения

25

5

0

Способ очистки воды от органических примесей, включающий электролиз воды в анодной камере днафраг- менного электролизера с графитовыми 0 анодами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований, при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии, воду предварительно обрабатывают в катодной камере диафрагменного электролизера, обработку в анодной камере ведут с использованием графитового анода, предварительно пропитанного концентрированной серной кислотой, в течение 2 ч и процесс ведут в режиме разрушения графитового анода при концентрации тока 5 - 50 А/л,плотности тока 0,01-0,tО А/см и расходе графита мг/л,после чего воду осветляют от частиц графита.

Таблица 1

Изобретение может быть использовано при водоподготовке и очистке сточных вод предприятий химической, резино-технической, шинной и других отраслей промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований, при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии. Способ осуществляют следующим образом. Графитовый анод обрабатывают в течение двух часов в концентрированной серной кислоте плотностью 1,98 кг/м³. Воду, содержащую растворимые органические вещества, в том числе пиридиновые основания, подвергают электролизу вначале в катодной, а затем в анодной камерах диафрагменного электролизера в режиме разрушения графитового анода. При этом расход графита поддерживают в интервале 100-300 мг/л, концентрацию тока 5-50 А/л и плотность тока 0,01-0,10 А/см². Затем воду осветляют. 2 табл.