Способ очистки сточных вод от кислотных красителей Советский патент 1992 года по МПК C02F1/26 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от красителей экстракцией и может быть применено на красильных предприятиях для извлечений кислотных красителей.

Известен способ очистки сточных вод от кислотных красителей сорбцией на карбонизированных бентонитовых и палыгорски- товых глинах. Согласно этому способу очистку сточных вод от красителей осуществляют сорбцией на карбонизированных при 450 - 550°С палыгорскитовых и бентонитовых глинах, отработанных 8 процессе очистки нефтепродуктов, Степень очистки сточных вод от красителей этим способом достигает 90%.

Недостатками способа являются низкая степень очистки и необходимость высокотемпературной обработки адсорбентов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от анионных красителей, содержащих сульфогруппы, путем экстракции растворами третичных аминов в толуоле при рН 2. При концентрации красителей в сточных водах 9800 мг/л, соотношение сточные во- ды:эмин:толуол берут 100:7:28. Способ обеспечивает уменьшение цветности на 99%. Экстрагент регенерируют обработкой 20%-ным раствором гидроксида натрия при соотношении водной и органической фаз 1:5.Потери экстрагента в одном цикле экстракция -реэкстракция составляют 0,1%.

Недостатками известного способа являются расход минеральной кислоты необходимой для предварительного подкисления сточных вод, а также сравнительно высокий расход гидроксида натрия для регенерации экстрагента.

Цель изобретения - сохранение высокой степени очистки сточных вод без предварительного их подкисления, а также снижение расхода реэкстрагента для регенерации используемого экстрагента.

Для осуществления способа в качестве экстрагента кислотных красителей из сточных вод используют 0,2 - 0.25 М растворы АНПО (амины нитропарафинового основания) в органических растворителях - продукт химического комбината,

2

СЛ О 00

N

представляющий собой смесь технических алифатических первичных (частично вторичных) аминов с общей формулой

СН3(СН2)т-СН-(СН2)и-СН3(АНПО) NH2

где т + п 8 - 16, средняя мол. м. 185, 20 0,93. В качестве органических1 растворителей используют керосин, гексан, гептан, октан и другие неполярные органические растворители (преимущественно керосин).

Извлечение красителей из сточных вод осуществляют следующим образом. Сточные воды с содержанием красителей 0,8 - 1,2 г/л без изменения их среды (рН 5-6) контактируют встряхиванием механическим путем или с помощью сжатого воздуха (барботированием) в течение 10 мин с 0,2 - 0,25 М раствором АНПО в органическом растворителе при соотношении объемов водной и органической фаз (5 - 25): 1, при этом сточные воды обесцвечиваются, а органическая фаза приобретает интенсивную темную окраску. После расслаивания фаз водный слой, очищенный от красителей, сбрасывают в канализационную сеть, а из органической фазы красители реэкстраги- руют 30-минутным перемешиванием с 0.4%-ным (0,1 М) раствором гидроксида натрия при соотношении объемов водной и органической фаз 1:5. При этом красители почти количественно реэкстрагируются, а экстрагент полностью регенерируется и может быть использовано многократно.

Очищают сточные воды камвольно-су- конного комбината, концентрация красителей в которых колеблется в пределах 0,8 - 1,2 г/л (все красители кислотные), имеющие рН 5 - 6. В состав сточных вод входит смесь следующих красителей: прямой черный С, активный прямой светло-желтый, хром черный, прямой желтый, прямой коричневый и другие. Концентрацию красителей в исследуемых объектах определяют известными методами. Для достижения равновесия в системе достаточно 10-минутного контактирования фаз. Степень извлечения не зависит от способа перемешивания (механическим встряхиванием или барботированием).

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод 0,2 М раствором АНПО в керосине от времени контактирования фаз при Скрас. 0,8 г/л; Va:V0 4:1 представлена в табл.1.

Изучение зависимости степени извлечения от рН среды водного раствора показало, что экстракция красителей из сточных

вод начинается при рН 2,7, достигает максимума при рН 4.8 - 6,3 (99,0%), с дальнейшим повышением щелочности среды степень извлечения падает и из среды с рН 12,5

экстракция практически не идет.

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод 0,2 М раствором АНПО в керосине от рН среды при Скрас 0,8г/л; /в: /о 4:1; гКОнт 10мин представлена в табл.2.

Исходя из полученных результатов, в дальнейшем все исследования проводят без изменения среды сточных вод, т.е. при рН 5 - 6.

Изучение зависимости степени извлечения красителей из сточных вод от концентрации АНПО в органических растворителях показало, что максимальная экстракция наблюдается при извлечении растворами АНПО с концентрацией 0,2 М и выше. Увеличение концентрации АНПО в растворе выше 0,2 М не оказывает влияния на степень извлечения.

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод от концентрации АНПО в керосине при Скарс. 0.8 г/л, VB:Ve 4:1; TICQMT 10 мин представлена в табл.3.

Для извлечения красителей из сточных

вод принят интервал концентраций АНПО 0,2 - 0,25 М.

Изучение влияния различных органических растворителей на экстракцию красителей из сточных вод показало, что, хотя

наилучшие результаты достигаются при использовании в качестве разбавителя керосина, применение других неполярных органических растворителей лишь в незначительной степени понижает степень извлечения и при необходимости их можно использовать в качестве разбавителей.

Результаты изучения экстракции кислотных красителей из сточных вод 0,2 М растворами НАПО в органических растворителях при Скрас. 1.2 г/л; Ve:V0 4:1: f комт 10 мин представлены в табл.4.

Изучение экстракции индивидуальных красителей показало, что степень их извлечения растворами АНПО незначительно

варьирует в пределах 1,5%.

Зависимость экстракции от соотношения объемов водной и органической фаз по- каэыает, что увеличение соотношения VB:V0 до 25:1 -снижает степень извлечения только на 0,8%. Дальнейшее увеличение соотношения объемов фаз приводит к понижению степени извлечения и при соотношении VeiVo 100:1 степень извлечения не превышает 67,5%. Полученные результаты указывают на значительную экстракционную емкость экстрагента. Исходя из полученных результатов (концентрации красителей в органической фазе при соотношении объемов водной и органической фаз 100:1) вычислено, что 1 г АНПО насыщается 1,48 г красителей.

Результаты изучения экстракции индивидуальных красителей 0.2 М растворами АНПО в керосине при Скрас. 0,001 г/л; VB:Vo 2:1; г кант 10 мин представлены в табл.5.

При допустимой концентрации красителей в сточных водах 25 мг/мл для очистки сточных вод однократной экстракцией до концентраций красителей, позволяющих сбрасывать сточные воды в общую канализационную сеть, можно использовать 0,2 - 0,25 М растворы АНПО в органическом рас- творителе при соотношении объемов водной Ид органической фаз от 1:1 до 25:1. Так как технологически более выгодно проводить экстракцию при больших соотношениях объемов фаз, то. наиболее приемлем интервал соотношений объемов водной и органической фаз от 5:1 до 25:1. При этом степень извлечения кислотных красителей находится в пределах 98,1 - 99,0%. При исходной концентрации красителей в сточ- ных водах камвольно-суконного комбината 0,8 - 1.2 г/л после проведения экстракции остаточная концентрация красителей в сточных водах лежит в пределах 8,0 - 22,8 мг/л (или 0,008 - 0.0228 г/л), что ниже пре- дельно допустимой концентрации красителей в сточных водах. При более высоких соотношениях объемов водной и органической фаз, остаточная концентрация красителей в сточных водах оказывается выше допустимой.

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод 0,2 М раствором АНПО в керосине от соотношения объемов водной и органической фаз при Скрас 0,8 г/л; Гконт Ю мин представлен в табл.6.

Из приведенных данных видно, что наиболее эффективно экстракция протекает при соотношениях объемов водной и органической фаз (5 - 25): 1.

Для регенерации экстрагента проводят реэкстракцию красителей из органической фазы. Результаты показывают, что наилучшие данные получаются при использовании растворов гидроксида натрия с концентра- цией S 0,4% (или 0,1 М) при 30-минутном контактировании фаз. При этом соотношение объемов водной и органической фаз может доходить до 1:5 и реэкстра- ция протекает почти количественно.

Реэкстракция красителей из органической фазы растворами гидроксида натрия при концентрации красителей в органической фазе 19,025 г/л и времени контактирования фаз 30 мин представлена в табл.7.

В результате реэкстрации органическая фаза полностью регенерируется и раствор АНПО в органическом растворителе можно использовать многократно.

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод 0,2 М раствором АНПО в керосине от кратности использова: ния экстрагента при Скрае 1,2 гл; VB:Vo 10:1;гКонт 10 мин представлена в табл.8.

В результате десятикратного использования экстрагента его экстрагирующая способность снижается на 1,3%. Следовательно, для получения стабильных результатов экстракции необходимо после каждого цикла экстракция - реэкстракция обновлять около 0,13% экстрагента.

При проведении экстракционной очистки сточных вод от кислотных красителей 0.2 - 0,25 М растворами АНПО в органических растворителях концентрация красителей в реэкстракте повышается в 125 раз (при Ve:V0 25:1 при экстракции и VB:V0 e 1:5 при реэкстракции) по сравнению с их исходной концентрацией в сточных водах. При этом на очистку в указанных условиях 1 м3 сточных вод расходуется 32 г гидроксида натрия и 52 г экстрагента. Определение степени обесцвечивания сточных вод в результате экстракционной очистки показало, что степень извлечения красителей практически соответствует степени обесцвечивания.

Пример 1. К 50 мл сточных вод с концентрацией красителей 0,8 г/л прилива ют 10 мл 0,2 М раствора АНПО в керосине и систему перемешивают 10 мин. После расслаивания фаз в водной фазе найдено 0,008 г/л красителей, что соответствует 99,0% извлечения. Из органической фазы реэкстра- гируют красители 30-минутным контактированием с 5 мл 0,4%-ного раствора гидроксида натрия. В реэкстракте найдено 7,91 г/л красителей, что соответствует 99,9% реэкстракции.

Пример 2. К 100 м сточных вод с концентрацией красителей 0,8 г/л приливают 10 мл 0.2 М раствора АНПО в керосине и перемешивают фазы 10 мин. После расслаивания в водной фазе найдено 0,010 г/л красителей, что соответствует 98,8% извлечения. Из органической фазы реэкстрагируют красители 30-минутным контактированием с 2 мл 0,4%-ного раствора гидроксида натрия. В реэкстракте найдено 39,5 г/л красителей, что соответствует 99,9% реэкст- ракции.

Пример 3. К 500 мл сточных вод с концентрацией красителей 1,2 г/л приливают 20 мл 0,25 М раствора АНПО в керосине и перемешивают фазы 10 мин. После расслаивания в водной фазе найдено 0,023 г/л красителей, что соответствует 98,1 % извлечения. После реэкстракции 30-минутным перемешиванием с 0,4%-ным раствором гидроксида в объеме 4 мл в реэкстракте найдено 147,1 г/л красителей, что соответствует 99,9% реэкстракции.

Пример 4. К1л сточных вод с концентрацией красителей 1,15 г/л приливают 40 мл 0.25 М раствора АНПО в керосине и перемешивают фазы 10 мин, после расслаивания в водной фазе найдено 0,022 г/л красителей, что соответствует 98,1 % излечения. После реэкстракции 30-минутным перемешиванием с 8 мл 0,4%-ного раствора гидроксида натрия в реэкстракте найдено 140,9 г/л красителей, что соответствует 99,9% реэкстракции. Экстрагент повторно используют для очистки 1 л сточных вод с той же концентрацией красителей. В водной фазе найдено 0,023 г/л красителей, что соответствует 98,0% извлечения.

Таким образом, преимуществом предлагаемого способа является его упрощение при сохранении высокой степени извлечения красителей и обесцвечивания сточных вод (98,1 - 99,0%), что достигается проведением экстракции без изменения рН среды и других характеристик сточных вод. В качестве экстракционного реагента используется доступный промышленный продукт - АНПО. В качестве органических растворителей используют керосин и другие доступные и менее огнеопасные соединения, чем толуол. Необходимы значительно меньшие концентрации гидроксида натрия для

проведения реэкстракции (0,4%-ные растворы в сравнении с 20%-ным раствором гидроксида натрия в известном способе).

В пределах существующих концентраций красителей в сточных водах камвольносуконного комбината (0,8 - 1,2 г/л) высокая экстракционная емкость экстрагента позволяет проводить извлечение красителей при больших соотношениях объемов водной и органической фаз (до 25:1), что является существенным технологическим преимуществом способа. Способ не требует большого расход реагентов: расходуется главным образом небольшое количество едкого натра. Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от кислотных красителей экстракцией растворами аминов в инертном органическом растворителе с последующей регенерацией экстрагента, отличающийся тем, что, с целью

упрощения способа при сохранении высокой степени очистки, экстракцию осуществляют 0,2 - 0,25 М растворами смеси технических первичных алифатических аминов общей формулы

CH3-(CH2V СН-(СН2)П- )

NH-

гдет + п 8-16,

при рН 5 - 6 и соотношении объемов водной и органической фаз (5 25): 1.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что регенерацию экстрагента осуществляют реэкстракцией 0,40%-ным раствором гидроксида натрия.

Таблица

Использование: очистка сточных вод на красильных предприятиях. Сущность изобретения: экстракция 0,2 - 0,25 М растворами смеси технических первичных алифатических аминов общей формулы СНз- (СН2)т - СН(МН2НСН2)п-СНз. где m + n 8 - -16, при рН 5 - 6 и соотношении объемов водной и органической фаз(5-25): 1.1 з.п.ф- лы, 8 табл.

Таблица2

Табли цаЗ

Таблица4

Табл ицаб

Таблицаб

Продолжение табл.6

Таблица

Табли ца8