Способ очистки водных растворов от пирена и бенз(а) пирена Советский патент 1991 года по МПК C02F1/28 C02F1/28 C02F101/32 C02F103/00 C02F103/34 

Изобретение относится к сорбционным способам удаления полициклических ароматических углеводородов, многие из которых обладают канцерогенной активностью, из водных растворов и может найти применение при очистке и доочистке сточных вод предприятий термической переработки топлива, химической, нефте-, коксо-, сланцехи- мической промышленности, при очистке питьевых и бытовых вод, а также может быть использовано для концентрирования из воды с целью количественного анализа пирена (П) и бенз(а)пирена (Б(а)П).

Цель изобретения - повышение степени извлечения пиренов из водных растворов и упрощение процесса.

Для осуществления способа извлечение пирена и бенз(а)пирена ведут полиамидными адсорбентами на основе поли Е-капроамида в виде волокна, микроволокна, порошка при массовом соотношении пиренов и адсорбента 1:(0.5-1,0) Ю4 и 1.(5-10) 104 соответственно.

Контакт водного раствора с адсорбентом может быть в условиях как статической, так и динамической сорбции при температуре, например, 20 ±2°С. В качестве адсорбентов используют полиамидное волокно в виде тонких нитей ( 50-60 мкм) или нарезанных игл (3-7 мм) из отходов капронового волокна-путанки. Из данного материала в лабораторных условиях может быть получен полиамидный адсорбент в виде микроволокна путем кислотного способа обработки (Ј 50-60 мкм, длина игл 1-7 мм). Для сравнения были испытаны также полиамидные зерна из лески ( .8 мм, длина 1-2 мм), полиамидный порошок промышOs

VI со сл ю со

ленного способа производства (ФРГ, Woelm) (зернение 100-300 мкм).

При всех материалах, кроме полиамидных зерен, достигается высокая степень извлечения Б(а)П (табл. 1). По сравнению с известным способом процесс проводят при 20±2°С. Он отличается высокой удельной сорбцией Б(а)П - 12-18 мкг/г. Причем эти величины не являются предельными. Трехкратное использование одной и той же навески адсорбента показывает высокую насыщаемость полимерногсГматериала - до 30-42 мкг/г (табл. 2). Соотношение адсорбента и раствора в табл. 1 и 2 составляет 0,1 г в 200 мл, эффективность извлечения П при тех же условиях (время контакта 60 мин) показана в табл. 3.

На примере полиамидного волокна установлено, что при исходных концентрациях Б(а)П 0,8-0,9 г/л имеет место рост степени извлечения его как с увеличением температуры в диапазоне 12-42°С, так и с возрастанием навески адсорбента (табл. 4), т.е., выбирая оптимальные параметры температуры или навески материала, можно достигнуть почти полного извлечения Б(а)П.

Денные извлечения Б(а)П в динамических условиях при скорости пропускания 5,0 мл/мин, соотношение сорбента и раствора 1,0 г/500 мл представлены в табл. 5.

Установлено, что степень извлечения Б(а)П и П не зависит от их исходных концентраций в растворе, а зависит от навески сорбента. Так, например, при содержании микроволокна 0,25 г/л степень извлечения П была близкой (82-90%) для широкого набора его исходных концентраций (2,9- 10,0) г/л (табл. 6). При навеске сорбента 0,5 г/л извлекается 100% П как для разных исходных концентраций, так и для разных адсорбентов (микроволокно, порошок). Аналогично степень извлечения Б(а)П была близкой (около 100%) при навеске адсорбентов 0,5 г/л при разных исходных концентрациях канцерогена и для всех предложенных видов сорбента. При близкой эффективности всех предложенных материалов они существенно отличаются в удельной поверхности (табл. 6).

Предлагаемые материалы способны удалять Б(а)П с высокой степенью, которая достигается при оптимальном содержании сорбента от 0,5 до 1,0 г/л. Уменьшение соответствует меньшей степени удаления, увеличение представляется нецелесообразным, так как цель достигается. С учетом 100%-ной сорбции максимально растворимых концентраций Б(а)П удельная сорбция этого оптимума составляет 20-10 мкг/г или

в пересчете на массовое соотношение Б(а)П: адсорбент 1:5 104-1:10 104. Для П оптимальным выбран этот же интервал 0,5-1,0 г/л, в кото ром удельная сорбция составляет

200-100 мкг/г, а массовое соотношение П:

адсорбент 1:0,5 10-1:1 10 . Полученные

массовые соотношения для Б(а)П на поря. док и более превышают данный параметр

известного способа 1:2,2 106(табл. 6).

Следовательно, для объектов П и Б(а)П, обладающих канцерогенными свойствами и нуждающихся в удалении из питьевых и других загрязненных вод до глубокой степени очистки, предложен сорбционный способ,

позволяющий удалять пирены с высокой степенью, при низких температурах и более низком расходовании полимерного материала по сравнению с известными способами. Из испытанных адсорбентов наиболее

удобным по своим гидродинамическим характеристикам, эффективности десорбции и регенерации является полиамидный адсорбент в виде волокна.

Таким образом, предлагаемый способ с

использованием полиамидных адсорбентов на основе поли Е-капроамида в виде волокна, микроволокна, порошка позволяет добиться высокой эффективности удаления пирена, канцерогенного бенэ(а)пирена из

водных растворов (до 95-100%), значительно повысить удельную сорбцию по сравнению с известным способом, например, при однократном использовании в 30 раз, при трехкратном - до 100 раз (что позволяет

вести сорбцию при невысоких навесках 2-4 г/л), проводить процесс при низких температурах (12-22°С), реализовать возможность высокой степени регенерации адсорбентов, необходимой для повторного

использования или для количественного анализа.

Формула изобретения

1.Способ очистки водных растворов от пирена и бенз(а)пирена, включающий обработку синтетическими полимерными адсорбентами, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения пи- ренов и упрощения процесса, в качестве

синтетических полимерных адсорбентов используют полиамидные адсорбенты на основе поли Е-капроамида.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что полиамидный адсорбент используют

в виде волокна, микроволокна или порошка.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что массовое соотношение пирена, бенз(а)пи- рена и адсорбента составляет 1:(0,5-1,0) 104 и 1:(5-10) 104 соответственно.

Т А б Л И Ц В 1

Изобретение относится к сорбционным способам очистки водных растворов от пирена и бенз/а/пирена из водных растворов. Цель изобретения - повышение степени извлечения пиренов из водных растворов и упрощение процесса. Для осуществления способа обработку ведут синтетическими полиамидными адсорбентами на основе поли Е-капроамида в виде волокна, микроволокна, порошка при массовом соотношении пирена, бенз/а/пирена и адсорбента 1:/0,5 - 1,0/^.10⁴ и 1:/5 - 10/^.10⁴ соответственно. Способ позволяет повысить степень удаления пиренов за счет более высокой удельной сорбции, которая при однократном использовании больше в 30 раз, а при трехкратном - до 100 раз по сравнению с известным способом, что обеспечивает расход сорбента до 2 - 4 г/л. Способ обеспечивает высокую степень регенерации адсорбентов и осуществление способа возможно при 20 ± 2°С. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

Полиамидный поПолиамидный порошо (ФРГ, WoeLm) 0,5

Полиамидное микро- волокно (лаборат. способа получения) 0,25

Таблиц а 2

Таблица 3

100

90

100

100

100

рированного гексаном после однократного использования, 2,0

В виде микроволокна (лабораторного способа получения), 2,0

микроволокно L

0,25

0,50

порошок, (ФРГ, 0,50 ,0 )

2,9

4,0 4,4 5,0 8,0 10,0

2,5 3,4 Ю.О

5,0 10,0

Бенз(а)пирен

Таблица 4

0,01440

-5

98,2

Т а 6 л н

82-90 5068 200

100 200

1:2-10

1:1.4-10

1:0.5-10

1:1-10 1:0,5-10

е зерна, при 25,0 тип)

мнкроволокно 0,25

порошок

мнкроволокно

порошок

микроволокно

поровок

волокно, )

0,25 0,50

0,50 0,50

0,50

0,50 0,96

1,0 0,5

0,5 0,62

0,68 0,79

0,89 0,96

Продолжение тябп.Ь

0,4

14,6

17,4 18,2

1:2,2 10

1:6-10 1:5,5-10