Способ очистки сточных вод от формальдегида Советский патент 1983 года по МПК C02F1/46 C02F1/46 C02F101/30 C02F103/36 

1 Изобретение относится к способу

очистки сточных вод производства основания Арнольда от формальдегида и может быть использовано в химической промышленности на станциях очистки сточных вод производства различных . пластических масс, синтетических смол (например, феноло-формальдегидных, карбамидных), красителей и т. д.

Известен способ, согласно которому растворенный в воде формальдегид подвергается электрохимическому восстановлению или окислению на платиновом электроде . Однако этот способ не имеет практической ценности для очистки сточных вод из-за высокой стоимости платиновь(х электродов.

Наиболее близким к изобретению является электрохимический способ очистки сточных вод от формальдегида и метанола в производстве карбамидных смол, согласно которому процесс ведут, в электролизере диафрагменного типа с использованием анода из двуокиси

свинца при плотности тока 0,19 0,22 А/см в течение 3 ч с добавкой .1 моль/л NaOH 2.

Недостатком известного способа является использование анода из двуоки5 си свинца. Сточные воды загрязняются свинцом, предельно допустимая концентрация которого в воде водоемов составляет 0,1 мг/л. Кроме того, РЬО,, не являясь металлическим проводником,

0 имеет большое электрическое сопротивление, что приводит к нагрузке I 0,2 А/см , значительнымомическим потерям и существенно удорожает и усложняет процесс электрохимической

5 очистки.

Эти недостатки в значительной степени усугубляются использованием электролизера .диафрагменного типа.

20

Кроме того, электроды на РЬ02,, не выпускаемые серийно промышленностью, требуют сложной технологии изготовлен ния в лабораторных условиях. 399 При этом используется узкий диапа зон плотностей тока, что является серьезным недостатком, так как возмож ность использования широкого диапазо на плотностей тока позволяет более гибко реагировать на изменения нагру ки сети в течение суток. Кроме того, в сточной воде обнаруживается довольно высокая концентрация метанола (до г/л). Это означает, что реакция окисления формальдегида идет с образованием метанола и муравьиной.кислоты - ядов, присутствие которых в сточной воде является недопустимым. В результате этого предлагается разбавлять сточную воду в соотношений 1:10 или 1:15, доводя концентрацию метанола до 500 мг/л, а далее этот сток направлять на доочист ку на биологическую станцию. Время электролиза (3 ч) не является конкретным параметром, определяю.,щим скорость процесса, поскольку исходная концентрация формальдегида в сточной воде не известна. Цель изобретения - повышение степени очистки сточных вод от формальдегида и снижение энергозатрат. Цель достигается тем, что процесс ведут в бездиафрагменном электролизере с использованием графитового анода при плотности 0,,5 А/см при в присутствии 0,250,5 моль/л NaOH. Способ осуществляют, ледующим образом. В бездиафрагменный электролизер заливают 350-400 см сточной воды, содержащей г/л формальдегида с добавлением О,,5 моль/л NaOH. Анодом служит графит с видимой повер хностью 100 см, катодом - графит или сталь. Анодная плотность тока состав ляет 0,,5 А/см, температура 20kQ C. В этих условиях для окисления 1 г формальдегида необходимо затратить 50 А.ч количества электричества Поэтому, изменяя в этих условиях силу тока от 5 до 50 А, можно соответственно варьировать время электролиза от 20 до 2 ч. Возможность изменения силы тока в широком пределе позволяет выбрать режим электролиза, обеспечивающий заданную температуру (2Q-kO C) без дополнительного охлаждения или нагревания, лишь за счет джоулева тепла. При проведении электролиза в указанных условиях концентрация формальдегида в сточной воде снижается от исходной и равной г/л до 0,1 мг/л, что соответствует ПДК. Таким образом, согласно предлагаемому способу очистки стоков концентрация формальдегида уменьшается примерно в 50000 раз. Определение концентрации формальдегида в растворе проводят колориметрически по фиолетовой окраске, которая появляется при нагревании пробы с 1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислотой (хромотроповая кислота) в присутствии концентрированной серной кислоты при 570 нм в кювете с рабочей толщиной мм. При выборе оптимального режима электроокисления формальдегида найдено, что процесс очистки в значительной степени зависит от состава и температуры сточной воды и не зависит от плотности тока. Влияние состава сточной воды на анодное окисление формальдегида (ФА) при силе тока 5 А, плотности тока 0,05 А/см, температуре объеме стока 00 см, исходной концентрации формальдегида 5 г/л и времени электрелиза 20 ч приведено в табл. 1. Таблица 1 Из табл. 1 видно, что скорость окисления формальдегида зависит от состава среды и уже при концентрации щелочи 0,25 М конечная концентрация формальдегида за 20 ч близка к ПДК.. Использование более высоких, чем 0,5 М концентраций NaOH нецелесообразно, поскольку в результате происходит дополнительная минерализация и загрязнение стока. В кислой среде скорость процесса электроокисления ({Юрмальдегида резко замедляется. В случае очистки сточных вод от формальдегида величина плотности тока не играет особой роли. При постоянной силе тока время очистки до одной и той же концентрации от плотнос ти тока не зависит. Влияние плотности тока на процесс электроокисления формальдегида приве Дено в табл. 2 Т а б л и ц а Во всех случаях электролиз ведут В:присутствии 0,25 М NaOH при силе тока 5 А. Для изменения величины пло ности Toka меняют площадь электрода от 200 до 5 . Время электролиза 20 ч, температура . Наиболее оптимальным является интервал плотностей тока 0,05-0,5 А/см Использование плотности тока выше 0,5 А/см нецелесообразно, так как при этом происходит значительное раз рушение, графитовых анодов, приводяще к быстрому их износу. При плотноети тока ниже 0,05 А/см скорость реакции снижается, и при плотности 0,01 А/см реакция вообще не протекает. При проведении окисления формальдегида немаловажным является темпера турный режим. При электрохимическое окисление формальдегида идет в оптимальных условиях до углекислого газа и воды. При температуре выше tOc окисление формальдегида идет с образованием в сточной воде метанола При температуре ниже скорость реакции окисления формальдегида снижается примерно в полтора раза. П р и м е р. В бездиафрагменный электролизер объемом JOO см вводят сточную воду производства основания Арнольда, содержащую 5-6 г/л формальдегида. В сточную воду добавляют 0,25 моль/л NaOH. Реакцию электроокисления проводят при 20 С на графитовом аноде с поверхностью 100 см током 5 А, что соответствует плотности тока 0,05 А/см Время электролиза в этих условиях 20 ч. Время электролиза можно сократить, например, до 2 ч, увеличив при этом силу тока на порядок (до 50 А). Однако, поскольку при этом происходит разогревание стока, для поддержания постоянной температуры в интервале необходиМО предусмотреть обязательное термостатирование электролизера. После электролиза фильтрат бесцветный, концентрация формальдегида в нем не превышает 0,1 мг/л. ХПК составляет примерно 50 мг/л (ХПК исходной воды 10 мг/л). Таким образом, проведение электролиза в указанных условиях приводит к снижению концентрации формальдегида примерно в 50 раз. По сравнению с известным и применяемыми способами очистки сточных вод от формальдегида предлагаемый способ обеспечивает повышение степени очистки сточных вод вплоть до ПДК , при . этом в очищенном стоке отсутствуют продукты электролиза, в частности метанол и свинец, требующие дополнител ной очистки, снижение энергозатрат и упрощение конструкции электролизера за счет использования бездиафрагменного типа, уменьшение количества вводимой щелочи примерно в I раза, что существенно снижает степень загрязнения и минерализации стока, расширение рабочего диапазона плотностей тока примерно на порядок, возможность возврата сточной воды в технологическую цепь без дополнительного разбавления что не влечет за собой значительного расхода чистой воды, использование дешевых недефицитных электродных материалов, например графита. формула изобретения Способ очистки сточных вод от форальдегида путем электроокисления с спользованием нерастворимого анода присутствии NaOH, отличаюий с я тем, что, с целью повышения тепени очистки и снижения энергозарат, процесс ведут в бездиафрагменом электролизере с использованием

79906798

графитового анода при плотности тока 1. Кулиев С.А. и др. Электрохимия. 0,05-0,5 А/см при ZO-kO C в присут- 1980, вып. 8, с. 1091-1093. ствии 0,25-0,5 моль/л NaOH.2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации, f 371175, кл. С 02 F /k(t, 1971 (пропринятыа во внимание при экспертизе s тотип).