Способ активации неорганического сорбента для извлечения органических примесей из водных растворов Советский патент 1993 года по МПК C02F1/28 B01J20/32 

Изобретение относится к процессам очистки воды от загрязняющих примесей с помощью твердых природных химических поглотителей активированных. Известно применение для этих целей сульфоуглей цеолитов, глауконитов и т.п.

Однако применение активированных углей различных марок с целью очистки вод цеха полицианатов анилина, хлорбензола и формалина не дает удовлетворительных результатов. Основными недостатками способа являются низкое извлечение органических веществ, затруднения, возникающие при регенерации углей и высокий расход углей.

Прототипом является способ извлечения органических примесей, заключающийся в химическом активировании инертных природных сорбентов, например оксида кальция гидрофильными и гидрофобными

органическими соединениями, например парафинами.

Однако продолжительность цикла сорбции и десорбции при очистке вышеуказанных вод составляют 24 ч. Так, при исходном содержании в воде 4,3 г/л анилина, рН 4 после поглощения оксидом кальция или древесными опилками, предварительно активированными парафинами (Ct2-Cis), в водной фазе обнаружено 3,6-4,3 г/л анилина. Хлорбензол, анилин, формалин в этих условиях извлекается всего на 20-40%.

Целью изобретения является повышение степени извлечения хлорбензола, анилина и формалина при их совместном присутствии из водных растворов и эмульсий.

Для осуществления способа используют природный материал бентонит, фосфо- гипс или перлит в виде их водной суспензий,

41 00 ON

О

обработанных активатором - суспензией свежеосажденного гидроксида алюминия или талька. Можно также использовать гид- роксид алюминия, полученный из отходов переработки алюминиевых катализаторов производства органического синтеза, а также только в виде их водных суспензий.

Процесс состоит в том, что первоначально подготовленная водная суспензия бентонита, фосфогипса или перлита с круп- ностью зерна 0,1-0,075 мм (85-90%) приводится в контакт с активатором путем диспергирования при нагревании до 40°С при рН 8-9 в течение 15-20 мин. При этом происходит механохимическая активация суспензии поглотителя. Затем активированная таким образом суспензия природного поглотителя приводится в контакт путем диспергирования с загрязненной водной фазой при температуре 20-45°С в течение 30-40 мин. При этом происходит адсорбция вредных органических примесей на высокоразвитой химической активизированной по- верхности природного поглотителя. Полнота извлечения достигается за счет до- полнительного химического взаимодействия растворенных органических примесей с остатками органических веществ, находящихся на гидроксиде алюминия или талька с образованием нерастворимых в воде про- дуктов реакции. Образующиеся флокулы, содержащие вредные органические вещества, отстаивают со скоростью 2-3 м/ч или фильтруют. В тех случаях, когда приходится удалять большие количества загрязняющих органических примесей (5-10 г/л и более), а гидроксид алюминия, используемый для активации, содержит недостаточные количества органических примесей, то его предварительно обрабатывают гептаном, а затем используют в качестве активатора.

Приготовление суспензии активатора проводят следующим образом. Первоначально готовят водную суспензию бентонита концентрацией 100-200 г/л, а также водную суспензию гидроксида алюминия с концентрацией 40-50 г/л сухого гидроксида алюминия. Затем контактируют обе суспензии путем перемешивания в течение 15-20 мин при температуре до 40°С.

Объемное соотношение суспензии алюминия и суспензии бентонита (перлита или фосфогипса) равно 1:5. Для очистки, загрязненного раствора отбирают объединенную суспензию с количеством сухого, в 2-3 раза превышающим содержание суммы органических веществ, в очищаемом растворе. Если количество органических примесей превышает 5-10 г/л. то проводят предварительную обработку гидроксида алюминия

гептаном путем контактирования их в течение 15-20 мин при перемешивании с последующей фильтрацией и сушкой имп- регнированного гидроксида алюминия на воздухе. Неактивированный бентонит практически не извлекает загрязняющие органические примеси из водного раствора в широком диапазоне измерений величины рН,

Пример 1. Проводят экспериментальные исследования по извлечению хлорбензола (Х.б.) в зависимости от рН суспензией бентонита, содержащей 5 г/л сухого вещества, что вдвое превышает содержание хлорбензола в воде(см.табл.1). Из результатов табл. 1 видно, что суспензия неактивированного бентонита не извлекает хлорбензол в интервале рН 1-14. Применяемые активаторы могут быть гидрофобными и гидрофильными, однако, предпочтение следует отдать твердым веществам с развитой поверхностью и содержащим органические вещества, способные к диспергирующей химической реакции. Поглощение органических примесей активированной таким способом суспензией твердого поглотителя с использованием хи- мического взаимодействия будет существенно зависеть от величины рН исходного водного раствора,

Пример 2. Исследуют сорбцию анилина (А) суспензией бентонита активированной суспензией гидроксида алюминия, подготовленной описанным способом, от изменения величины рН исходного водного раствора. Сорбцию осуществляют в статических условиях при 40°С из водного раствора, содержащего 0,5 г/л NaCI. Нейтрализацию раствора проводят гидро- ксидом аммония. В данном примере используют 0,55 %-ную суспензию бентонита в воде. При концентрации бентонита в суспензию менее 0,5% продолжительность извлечения возрастает до 3-6 ч.

При концентрации бентонита свыше 0,6% время извлечения не снижается и остается равным 30 мин (см.табл. 2). Из результатов табл. 2 следует, что в кислой области поглощение анилина практически не происходит, Оптимальным следует считать величину рН, равную 8-9. В выбранном интервале рН за несколько стадий сорбции, например, активированным бентонитом, можно достаточно полно извлечь также формалин и хлорбензол при совместном их присутствии.

Пример 3. Осуществляют сорбцию анилина, формалина и хлорбензола при их совместном присутствии на суспензии бентонита активированной суспензией гидроксида алюминия, не содержащей органических примесей при рН 9. При многостадийной сорбции каждую порцию исходного раствора обрабатывают пои различном фазовом отношении 3 и 6 раз. В примере используют 0,6%-ную водную суспензию бентонита, количество твердого в которой в 3 раза превышает общее количество суммы удаляемых органических примесей (см.табл. 3). На основании данных примера 3 можно сделать вывод о том, что в случае использования бентонита, активированного суспензией гидроксида алюминия, максимальное извлечение хлорбензола достигается при 20°С, а анилина и формали- на - при 45°С. для извлечения хлорбензола достаточно 2-3 стадий сорбции, а для анилина и формалина - б стадий. Этот метод позволяет очистить растворы от хлорбензола до ПДК (0,02 мг/л), а по другим примесям требуется дополнительная доочистка, например биохимическая.

Пример А. В данном примере приводятся результаты по сорбции хлорбензола и формалина при их совместном присутствии суспензией перлита в воде, активированной гептаном. Величина рН при сорбции 2-12, количество твердого в суспензии перлита 0,5%; количество гептана равно 0,2% (см.табл. 4). Из табл. 4 следует, что емкость по хлорбензолу и степень извлечения не зависит от рН в случае активации гептаном.

Пример 5. Исследовать очистку растворов с низким ( 0,5 мг/л) содержанием хлорбензола и анилина с помощью сус- пензии бентонита, активированного тальком в режиме примера 4. В этом случае, как следует из результатов табл, 5, очистка от хлорбензола достигается на одну стадию контакта на 99,9% при 20°С, Т:Ж 1:15 и величине рН 5-9. Извлечение же анилина зависит в этом случае от рН и температуры процесса и не превышает 20-30%.

Таким образом, суспензия бентонита, активированного тальком, позволяет сны- зить содержание хлорбензола до норм ПДК ( 2 мг/л).

Пример 6. Исследовать извлечение анилина и суммы всех других органических веществ из производственного раствора цеха ПИЦ (ДПО Азот). В качестве поглотителя применяют суспензию свежеосажденного фосфогипса и полистирола. Условия приготовления суспензий поглотителя и активатора аналогичны примеру 4, Эти поглотители могут использоваться как активированные, так и неактивированные (см.табл.б).

Во всех перечисленных примерах количество гидрофобизирующих добавок (тальк.

гептан, гидроксид алюминия) лежит в пределах 0,1-5% к количеству бентонита или фосфогипса в суспензии поглотителя. Преимущественно это количество составляет около 1%.

Предлагаемая химическая активация твердого поглотителя (бентонита, фосфогипса) путем диспергации их с особым образом подготовленной суспензией гидрофобизирующих добавок (гидроксида алюминия и др.) с целью увеличения поверхности контакта фаз и создания условий для химической реакции с органическими примесями на активированной поверхности является относительно простой операцией с точки зрения аппаратурного оформления процесса. Для повышения скорости осаждения флокул можно воспользоваться известным приемом: добавлением в суспензию 1%-но- го раствора ПАВ в воде в количестве 0,5 об.%. В этом случае скорость осаждения частичек повышается до 3-5 м/ч.

Таким образом, отработанный поглотитель может быть выведен из процесса путем отстаивания суспензии в сгустителе.

Полученные по данному методу обезвоженные осадки могут быть использованы без какой-либо дополнительной обработки, например, в качестве материала для гидроизоляционных работ либо в нефтедобывающей отрасли промышленности в качестве буровой суспензии.

Таким образом, поставленная цель повышения степени извлечения анилина, хлорбензола и формалина при их совместном присутствии достигается за счет активации суспензии твердого природного поглотителя суспензией активаторов в специально подобранных условиях. При этом, по сравнению с известным способом, сокращается продолжительность процесса и увеличивается степень очистки,

Формула изобретения

1. Способ активации неорганического сорбента для извлечения органических примесей из водных растворов, включающий обработку природного материала активирующим агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения анилина, хлорбензола и формалина при их совместном присутствии, в качестве природного материала используют бентонит, фосфогипс или перлит с крупностью зерна 0,1-0,075 мм, который в виде 0,5-0,6%-ной суспензии обрабатывают .суспензией гидроксида алюминия или талька при 40°С при рН 8-9 в течение 15-20 мин,

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что расход гидроксида алюминия или талька составляет 0,1-0.5 мас.% к количеству природного материала в суспензии сорбента.

3. Способ поп. 1,отличающийся тем, что при извлечении органических примесей в количестве 5-10 г/л в суспензию гид- роксида алюминия или талька вводят гептан в количестве 1 мас.% к количеству неорганического материала.

Таблица 1

Использование: очистка производственных растворов азотного производства. Сущность изобретения: обработку водных растворов, содержащих анилин, хлорбензол и формалин, ведут природным материалом - бентонитом, фосфогипсом или перлитом с крупностью зерна 0,01-0,075 мм, который в виде 0,5-0,6%-ной суспензии предварительно обрабатывают суспензией гидрокси- да алюминия или талька при нагревании при 40°С при рН 8-9 в течение 15-20 мин. Расход гидроксида алюминия или талька составляет 0,1-0,5 мас.% к количеству природного материала. 2 з.п.ф-лы, 6 табл.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица б