Фильтрующий материал для очистки промышленных и бытовых сточных вод Советский патент 1992 года по МПК B01D39/02 B01J20/00 

1

(21)4892230/26

(22)05.11.90

(46) О 10.92. Бюл. №37

(71)Северный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации

(72)В.Л.Богданов, Т.А.Ананьева, Г.В.Иванова и Н.Н.Нетреба

(56) 1. Заявка ФРГ № 2206445, кл. 12 d 1/03,1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 806615, кл. С 02 F 1/42, 1978.

(54) ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

(57) Использование: материал предназначен для очистки вод от ионов цветных металлов, нефтепродуктов и поверхностно- активных веществ. Сущность изобретения: материал содержит 22-24 вес.% торфа и 76-78 вес.% поливинилформаля. 2 табл.

Изобретение относится к фильтрующим материалам для очистки промышленных сточных вод, содержащий ионы цветных металлов, нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ и бытовых, отработанных сточных вод агропромышленного производства, содержащих химме- лиоранты, которые в неограниченном количестве вносятся в почву.

Известен фильтрующий материал на основе торфа и из других органических материалов, обогащенных углеродом в их естественном состоянии для очистки сточных вод 1. Однако, известный фильтрующий материал характеризуется низкой адсорбционной способностью и механической прочностью, не может быть регенерирован, в результате чего имеет одноразовое использование. Плохая проницаемость торфа потоку фильтруемой жидкости ухудшает гидравлические характеристики фильтрующего материала.

Наиболее близким решением к заявленному техническому решению является фильтрующий материал для очистки сточных вод от ионов цветных металлов, нефтепродуктов и синтетических поверхностно-активных веществ, включающий торф и осадок нейтрализованных травильных растворов, содержащий гидроокись железа, сульфат кальция и известь, причем осадок представлен 30-70% общего веса, а торф - остальным весом 2.

Недостатком известного фильтрующего материала является нестабильность процесса очистки, что приводит к снижению качества очистки,и кратковременность использования фильтрующего материала. Причиной является образование трещин в слое фильтрующего материала из-за частичного растворения в гидроокиси железа и сульфата кальция, входящий в состав гранул, в котором идет сорбция цветных металлов гальванического производства, а также регенерация фильтровального материала. В связи с этим ослабеваются связи между гранулами, через образовавшиеся трещины металлы проникают в фильтрат, происходит разрушение фильтра, ухадшается прочность и срок действия фильтра, снижается обменная емкость по металлу уже во втором цикле сорбция-регенерация, кроме того, через образовавшиеся трещины происходит вымывание гуминовых кислот из торфа, что

(Л

с

vj О О Ь. О

вызывает еще и загрязнение фильтруемой воды органикой,

Целью предлагаемого технического решения является повышение сорбционной емкости,

Поставленная цель достигается тем, что фильтрующий материал для очистки про- мышленых и бытовых сточных вод, включающий торф, согласно изобретению, дополнительно содержит поливинилфор- маль в следующем соотношении компонентов, мае.

торф- . , „Ч22-24

поливинйлф6 рмаль -76-78

В результате равномерного распреде- лёния волокон торфа в вязком растворе пол- ивинилформаля с последующим отверждением образуется пористая упорядоченная структура фильтрующего материала, позволяющая повысить качество очистки за счет увеличения емкости поглощения и прочности структуры фильтрующего материала. Кроме того, при этом возрастает продолжительность цикла очистки и количество циклов сорбция-регене- рация.

Для получения фильтрующего материала использовался верховой торф, влажностью . получали простым смешиванием торфа с поливинилформалем до однородной массы. Затем эту массу закладывали з форму, повторяющую конфигурацию и размеры фильтрующего элемента очистительной колонки. После этого форму с фильтрующим материалом помещали в термостат при t 70°С на 1 ч, а затем его отмывали водой от избытка соляной кислоты. Полученным фильтровальным материалом заполняли колонку (высота слоя 100 мм, диаметр колонки 60 мм) и пропускали рас- твор сульфата меди с концентрацией 1,5 г/л со скоростью подачи 1 м/ч. Эффективность сорбции оценивалась по степени использования обменной емкости фильтровального материала и полной динамической обмен- ной емкости.

Регенерацию фильтровального материала после его насыщения проводили 10% раствором серной кислоты.

Для экспериментальной проверки заяв- ляемого состава фильтрующего материала были подготовлены 5 смесей компонентов с различным их соотношением. Результаты исследования приведены в табл. 1.

Анализ результатов исследования заяв- ляемого фильтрующего материала показывает, что наилучшие показатели степени очистки имеет фильтрующий материал, состоящий: торф 22-25%, поливинилформаль 75-78%. Обменная емкость при таких соотношениях компонентов составляет 4.3-4,5 ммоль/г, динамическая емкость до проскока 1,5-1,6 ммоль/r, полная динамическая емкость 173-206 мг/г. При соотношении компонентов: торф 21%, поливинилформаль 79% показатели степени очистки низкие. При соотношении 25% и 75% показатели степени очистки начинают падать.

Показатели надежности и долговечности наиболее высогме при соотношениях составов торфа 22-24%, поливинилформаля 76-78%. Относительная деформация в мокром состоянии составляет 85-90%. При другом соотношении торфа и поливинилформаля показатели эти ниже, Механическая прочность высокая при составе торфа 21-24%. При повышении количества торфа в фильтрующем материале механическая прочность ухудшается, что ведет к снижению долговечности и надежности фильтра. Учитывая все показатели исследования, характеризующие надежность, долговечность и качество очисткм за- являемого фильтрующего материала, наиболее высокоэффективным является фильтрующий материал, имеющий состав: торфа22-24%, поливинилформаля 78-76%.

Степень десорбции составила 100%. При проверке устойчивости материала в многократных циклах сорбция-регенерация установлено, что после 150 циклов динамическая активность по меди остается неизменной.

Исследование эффективности очистки по сравнению с прототипом проводилось на примерах пропускания через фильтрующий материал, изготовленный катионоактивным ПАВ: раствора-красителя катионного синего при концентрации 10 мг/л и эмульсии; масла при концентрации 2 г/л.

Сравнительные данные по результатам очистки приведены в табл. 2.

Анализ результатов исследования показывает, что по сравнению с прототипом обменная емкость предлагаемого фильтрующего материала выше примерно в 2 раза. Степень извлечения катионов минеральных солей и нефтепродуктов также выше.

Таким образом, заявляемый фильтрующий материал, имеющий в своем составе 22-24% торфа и 76-78% поливинилформаля,обладает высокой поглотительной емкостью, высокой механической прочностью и хорошей проницаемостью благодаря созданию структуры из равномерно расположенных волокон торфа, имеющей порозность и высокую устойчивость при многоразовых циклах использования.

Формула изобретения Фильтрующий материал для очистки промышленных и бытовых сточных вод, содержащий торф, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной емко-

сти материала, он дополнительно содержит поливинилформаль при следующем соотношении компонентов, мае. %:

торф-22-24;

поливинилформаль -76-78.

Таблица 1

Таблица 2