Способ очистки водного раствора Советский патент 1980 года по МПК C13D3/18 C02F1/42 C02F1/469 C02F1/42 C02F101/30 C02F103/32 

1

Изобретение относится к области очистки растворов, содержащих взвешенные и цветные вещества, может быть использовано в технологии сахарного производства для очистки сахарных растворов, а также при водоподготовке и для очистки бытовых и промышленных сточных вод.

Ближайшим техническим решением к изобретению является спосое5 очистки водного раствора, заключающийся в том, что сорбент (смесь катионита и анионита или силикагель) помещают в среднюю камеру трехкамерной электролитической ячейки, накладывают на электроды постоянное электрическое напряжение и пропускают водный раствор с определенной скоростью. При этом растворенные ве-, щества осаждаются на сорбенте в количестве, значительно превосходящим его адсорбционную емкост fH «.

Интенсивность осаждения-и .адсорбционная емкость сорбентазависит от физико-химических свойств растворенных веществ и определяется .электрическими и гидродинамическими .условиями проведения процессе.

При использовании известного способа, например, для очистки сахарных растворов от примеси цветных и коллоидных веществ необходимо вьщерживать малые скорости потока раствора и обеспечивать высокую напряженность электрического поля. Цель изобретения заключается в интенсификации процесса и повыше/ ии степенихэчистки раствора.

10

Для этого в предложенном|способе в очищаемый раствор перед пропуском через слой сорбента вводят полиэтиленимин в количестве 1015 мг/л.

15Способ заключается в следующем.

Для осуществления способа очист- ки используют электролитическую ячейку, разделенную ионообменными или целофановыми -мембранами на три

20 камеры: катодную, среднюю и анодную .Электродами служат графитовые, титановые, стальные или платиновые пластины.

В среднюю (рабочую) камеру ячей

25 ки помещают сорбент (силикагель), гранулированную глину и др.) и на Электроды подают постоянное электрическое напряжение, обеспечивающее напряженность поля в пределах 5030 75 В/см.

Для предупреждения гаэойой пойяризации электродов через электрдд.ные камеры перекачивают воду со скоростью 0,03-0,05 м/с. Через среднюю камеру пропускают очищаемой раствор, в который предварительно добавляют ионогенное поверхностноактивное вещество (ПАВ) - полиэтилёкимин с мсхп.массой 300000. Дозировка ПАВ производится в виде водного раствора из расчета 10-15 мг сухого вещества на 1 л очищаемого раство ра.

ПАВ, адсорбируясь на поверхности частиц дисперсной фазы, обеспечивает в электрическом поле предварительную коагуляцию и прочное удерживание частиц и агрегатов на поверхности гранул сорбента.

Скорости потока раствора поддер- живают в пределах 1,5-2,0 объемов на 1 объем сорбента в 1 мин.

Очистку осуществляют при 20-25°С

Длительность цикла работы установки при концентрации примеси в растворе I г/л составляет 2-3 ч, эффект очистки раствора 80-85%.

В конце цикла, определяемом по количеству удерживаемой сорбентом примеси и по снижению производительнести установки, прекращают подачу очищаемого раствора, снимают электрическое напряжение и дают в среднюю камеру воды. При этом осадок разрушается и вынос Гтся из межзернового пространства сорбента потоком вогял. Затем цикл повторяется.

Пример 1. В сахарный раствор, содержащий 30% сахарозы и 5,6 г/л смеси цветных веществ карамелана и карамелена (продуктов дегидратации сахарозы),добавляют полиэтилимин в количествах 0,7 10 -17,2 х X 10 г/л и помещают в среднюю кё1меру ячейки размером 10 х 30 х 65 мм пред.варительно наполненную силикагелем с диаметром гранул 2-3 мм.

Через электродные камеры пропускгиот со скоростью 0,2 л/мин дистиллированную воду. Расстояние между электродами 20 мм. На электроды подсцот постоянный ток напряжением 100 В. Раствор выдерживают в средней камере в течение 5 мин при 25°С, затем сливают и определяют концентрацию цветных веществ в зависимости от концентрации полиэтилениьадна (ПЭИ) в исходном растворе. Результаты этих определений приведены в табл. 1.

Таблица 1

Из табл. 1 видно, что увеличение количества полиэтиленимина свыше 12, 8 10 г/л почти не влияет на эффект очистки. Эту концентрацию можно принять за оптимальную.

П ,р и м е р 2. Через среднюю камеру ячейки, разделенной целлофановыми мембранами .ва катодную, среднюю, и анодную, пропускают в те чение 5 мин со скоростью 220 раствор, содержащий

30% сахарозы, г/л карамелана и карамэлена и 12,8 10г/л полиэтиленимина. В среднюю камеру размером 10 X 25 х 40 мм предварительно помещают силикагель с диаметром гранул 2-3 мм. На электроды подают постоянный ток напряжением 150 В. В очищенных растворах определяют концентрацию цветных веществ. Результаты этих определений приведены Э табл. 2.

Таблица 2.

Пример 3. Водный раствор карамелана и карамелина с концентрацией 5,04 г/л, полиэтиленимина 4,35 и без него помещают в среднюю камеру ячейки, описанной в примере 1, и подают на электроды постоянный ток напряжением 70 В. Через электродные камеры пропускают дистиллированную воду со скоростью О,2 л/мин.

Раствор выдерживают в слое силикагеля при в течение 10 мин, необходимых для установления динамического равновесия концентрации цветных веществ в растворе и на поверхности гранул силикагеля. В очищенных растворах, содержащих полиэтиленимин и без него, определяют содержание цветных веществ. Опытные данные свидетельствуют о том, что в присутствии указанного вещества максимсшьное количество осажденных

на поверхности силикагеля веществ (статическая емкость) достигает, концентрации их в исходном растворе и составляет 92,5%, а в отсутствии него 39%. Емкость .сорбента при данных условиях по цветным веществам в присутствии полиэтиленимина увеличивается почти в 2,5 раза.

Из приведенных примеров видно, что применение ПАВ позволяет интен- .сифицировать процесс осгикдения при0месей и за счет этого увеличивать скорость потока раствора в 10 раз при эффекте очистки 80-85% (табл.2) что обеспечивает сокргицение капит ловложений на приобретение оборудо5вания.

В случае очистки раствора без добавления ПАВ эффект удаления примесей при прочих равных условиях составляет 5,0-5,5% или в 15 раз

Q .

Формула изобретения

Способ очистки водного раствора, 25 преимущественно саэ арного : производства, предусматривающий пропускание раствора через слой сорбента, помещенный в поле постоянногоэлектрического тока, отличающийJQ с я тем, что, с целью интенсификации процесса и повьмения степени очистки, в очи1даег ай раствор перед пропуском через слой сорбента вводят полкэтиленимин в количестве

эс 10-15 МГ/Л.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 470503f кп. С 02 С 5/С8, 1972 (прототип), 40