Способ очистки сточных вод от альдегидов Советский патент 1992 года по МПК C02F1/58 

Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки сточных вод (СВ) от альдегидов, в частности от токсичного кротонового альдегида, и может найти применение при очистке сточных вод производства синтетических жирных спиртов, фенолформальдегидных смол и др.

Известно несколько способов очистки СВ or растворенных в них альдегидов.

Известен способ очистки СВ производства формальдегидных смол или многоатомных спиртов от формальдегида, который состоит в обработке сточных вод при 100 - 250°С и повышенных давлениях (1 - 41 атм) в присутствии формиатов, ацетатов, пропи- онатов, фосфатоь или хлоридов щелочных и/или щелочноземельных металлов, добавляемых в количестве 0,1 -20 мас.%.

Недостатком способа, особенно применительно к обработке большого обьема СВ, является необходимость нагревания СВ до высоких температур с использованием оборудования, работающего при повышенных давлениях.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки промышленных стоков от формальдегида методом эльдольной конденсации с использованием гидроксидов кальция и натрия в количестве 0,15-1 мае. % при 20 - 98°С. При этом формальдегид в присутствии щелочей конденсируется с образованием сахароподобных продуктов, которые являются безвредными при сбросе СВ в природные водоемы. Реакция альдоль- ной конденсации формальдегида особенно полно протекает при применении в качестве щелочного агента гидроксида кальция и температуре выше 60°С. При более низких температурах образуется метанол.

Однако использование этого способа очистки СВ от непредельных альдегидов приводит к их полимеризации и образованию липкой смолы, оседающей на поверхности твердого гидроксида. В результате его отложения на внутренних стенках трубопроводов (и отстойников) происходит их забивка, что приводит к необходимости проведения трудоемких операций по просл

С

х|

СП 00 О

ю

бивке трубопроводов и решения проблем отделения и утилизации смолы или ее уничтожения например, сжиганием. Отжиг смолы осложнен необходимостью использования эффективных и дорогостоящих пылеуловителей и оборудования для улавливания токсичных газовых продуктов неполного сгорания смолы.

Целью изобретения является упрощение и интенсификация процесса при очистке СВ от кретонового альдегида.

Поставленная цель достигается обработкой СВ гидроксидами щелочных и/или щелочноземельных металлов в присутствии карбонатов щелочных металлов в количестве 0,02 - 10 мас.% при 70 - 100°С с последующим разрушением образующегося коллоидного раствора смолы путем добавления минеральной или органической кислоты до рН 1 - 7 ед и отделением осадка смолы от водного слоя известными приемами, например, с использованием отстойников, фильтрования или центрифугирования. Предлагаемый способ значительно упрощает очистку сточных вод, так как не требует аппаратуры, работающей при повышенных давлениях. Он является энергосберегающим, так как не требует перегрева большой массы сточных вод до температуры вплоть до 250°С. Интенсификация процесса достигается за счет увеличения скорости коагуляции коллоидных частиц смолы, образующейся в процессе термической щелочной обработки в присутствии карбонатов щелочных металлов, при добавлении минеральной или органической кислоты. Как правило, подкисление, предпочтительно до значения рН 4 - 5 ед., проводят после охлаждения смеси до 20 - 30°С. При этих значениях рН достигается наиболее полная и быстрая коагуляция смолы и осветление раствора. При значении рН, меньшем 1 ед., возможно увеличение содержания альдегидов в свободном состоянии

Без подкисления смола способна находиться в устойчивом тонкодисперсном состоянии в течение длительного периода. Предпочтительный диапазон температур составляет 80 - 90°С. При более низких температурах уменьшается скорость смолообразования, более высокие приводят к образованию коллоидного раствора смолы с повышенной устойчивостью. Добаоки карбонатов щелочных металлов оказывают влияние на физико-химические свойства смолы в коллоидном состоянии, повышают скорость коагуляции ее с 60 - 80 мин до 10-55 мин и позволяют получать смолу в виде хлопьев с менее выраженными адгезионными свойствами, оседающих с образованием

плотного слоя. Кроме того, в связи с тем, что в реальных СВ производства синтетических жирных спиртов, кроме альдегидов и спиртов, присутствует в больших количествах уксусная кислота, и первые порции щелочи, добавляемые в СВ, расходуются на ее нейтрализацию, использование карбонатов ще- лочных металлов, в частности соды, позволяет снизить расход гидроксидов ще0 лочных металлов. Концентрация альдегида существенно уменьшается только после добавления гидроксида металлов до рН 11 ед. При дальнейшем увеличении концентрации щелочи содержание кротонового альдегида

5 снижается, однако не столь эффективно. Кроме того, большие количества щелочи приводят к образованию осадка с повышенной адгезионной способностью.

При использовании малорастворимых

0 гидроксидов щелочноземельных металлов желательно добавлять такое количество их, чтобы на нейтрализацию гидроксидов шло экономически оправданное количество минеральной или органической кислоты. При

5 использовании гидроксидов щелочноземельных металлов добавки карбонатов щелочных металлов также оказывают описанный положительный эффект.

В приведенных примерах содержание

0 кротонового альдегида (КА) определяли хро- матографическим методом.

Пример 1.К250млСВс показателями рН 5 ед. и концентрацией КА 583 мг/л добавляют гидроксид натрия (0,5 мас.%) и кар5 бонат натрия (2 мас.%). Смесь (рН 12 ед.) нагревают при перемешивании при 85°С 1 ч. охлаждают до комнатной температуры и добавляют серную кислоту, доводят рН смеси до 5 ед. В результате проведения этих

0 операций в течение последующих 15 мин выпадает осадок в виде нелипких хлопьев, содержание КА при этом уменьшается до 28 мг/л. Без подкисления коллоидный раствор смолы сохраняется в течение длительного

5 периода (в течение нескольких суток), в отсутствие карбоната натрия образуется липкий слой на стенках реакционного сосуда и осветление СВ происходит гораздо медленнее (в течение 70 мин). Результаты опыта

0 наряду с данными других опытов, смолообразование в которых было проведено приблизительно при одном и том же значении рН (11 - 12 ед.), но при различных температурах, различных количествах и соотноше5 ниях концентраций щелочных реагентов, а также при различной кислотности коагулирующих растворов, приведены в табл. 1.

Пример 2. Пример иллюстрирует влияние количества добавленной ледяной уксусной кислоты на время коагуляции коллоидных частиц смолы, образованной при обработке СВ с содержанием КА 583 мг/л при 80°С после добавления 0,5 мас.% карбоната натрия и 0,5 мас.% гидроксида натрия (рН 12 ед.). Коагуляцию проводили при комнатной температуре. Потенциомет- рическая кривая титрования этой смеси ледяной уксусной кислоты имеет резкий скачок (от 11 до 6 ед. рН) при добавлении 0,3 - р,5 мас.% кислоты. Для сравнения скорости коагуляции смолы и оценки качества осадка смолу одновременно осаждали из нескольких растворов, добавляя в них разные количества (от 0.6 до 10 мас.%) концентрированной уксусной кислоты.

Наиболее крупные хлопья смолы образуются при добавлении уксусной кислоты до рН 5 ед. (2 мае. %). В этом случае хлопья оседают с образованием плотного осадка в течение 10 мин. Избыток кислоты нежелателен, так как приводит к увеличению времени осаждения смолы и к образованию рыхлого осадка. Без добавления кислоты осадок не выпадает. В отсутствие карбоната натрия более рыхлый осадок формируется 65 мин, т. е. присутствие 0,5 мас.% карбоната натрия увеличивает скорость осаждения смолы в 6 - 7 раз.

Пример 3. Пример (табл. 2) иллюстрирует влияние карбоната калия на осмоле- ние КА в СВ с рН 5 ед. и содержанием КА 583 мг/л с помощью гидроксида кальция и качество образующегося в результате коагуляции осадка. Количество добавленной соляной кислоты (10 н ) соответствовало необходимому для полного растворения неорганического осадка.

Из полученных результатов следует, что при температурах ниже 70°С скорость осмо- ления невелика. В сильно кислой среде (при

рН 1 ед. и меньше) происходит регенерация свободного кротонового альдегида в СВ. и поэтому избыток кислоты нежелателен. Присутствие карбоната щелочного ме- 5 талла не только сокращает время разрушения коллоидного раствора при добавлении кислоты, но позволяет также получать осадок с мало выраженными адгезионными свойствами, что значительно

0 упрощает процесс его отделения. Эффект наблюдается при содержании карбоната не менее 0.2 мас.%. Отмечено, что более высокая температура обработки способствует образованию более устойчивого коллоидно5 го раствора смолы, коагуляция которой после добавления одного и того же количества кислоты протекает медленно. Использование карбоната позволяет существенно уменьшить расход гидроксида.

0 Таким образом, предлагаемый энергосберегающий способ позволяет по сравнению с прототипом значительно упростить и интенсифицировать процесс очистки сточных вод от альдегидов. Интенсификация и

5 упрощение процесса достигается созданием условий, обеспечивающих повышенную скорость коагуляции частиц смолы с образованием легко отделяемого осадка смолы. Формула изобретения

0 Способ очистки сточных вод от альдегидов, включающий обработку гидроксидами щелочных и/или щелочноземельных металлов при нагревании, отличающийся тем, что, с целью упрощения и интенсифика5 ции процесса при очистке сточных вод от кротонового альдегида, обработку ведут в присутствии карбонатов щелочных металлов в количестве 0.02 - 10 мас.% при 70 - 100°С с последующим введением кислоты

0 до рН 1 - 7 и отделением образующегося осадка.

Т а б л и ц а 1

Влияние условий обработки СВ в течение 1 ч на длительность коагуляции смолы, содержание КА и качество образующего осадка

Использование: очистка сточных вол производства синтетических жирных спиртов, фенолформальдегидных смол. Сущность изобретения- обрабатывают гидроксидами щелочных и/или щелочноземельных металлов в присутствии карбонатов щелочных металлов в количестве 0,02 - 10 мае. % при 70 - 100°С с последующим введением кислоты до рН 1 - 7 и отделением образующегося осадка. 2 табл.

. Таблица2

Результаты обработки СВ гидроксидом кальция и карбоната калия при 90° С в течение 1 ч с последующим подкислением соляной кислоты