Спосіб очистки води від фенолу

1. Спосіб очистки води від фенолу, що включає обробку УФ-опромінюванням у присутності каталізатора й кисню, який відрізняється тим, що як каталізатор використовують гідропероксид церію. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що процес здійснюють у присутності кисню в кількості 1-5мг О2/мг фенолу. 3. Спосіб за одним із пп.1, 2, який відрізняється тим, що кисень вводять шляхом барботування. (19) (21) u200705783 (22) 24.05.2007 (24) 25.09.2007 (46) 25.09.2007, Бюл. № 15, 2007 р. (72) Самсоні-Тодоров Олександр Олегович, Роля Олена Олександрівна, Кочкодан Віктор Михайлович, Гончарук Владислав Володимирович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.ДУ МАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ Н АУК УКРАЇНИ 3 Сфенол=50мг/дм 3. Час фотокаталітичної деструкції - 4,5-6 годин. Згідно з представленими даними [3] нами розрахована ефективність процесів окиснення фенолу з використанням каталізаторів Zn і ТіО2 Degussa P25: ступінь очищення з Zn - 98%, через 4год 30хв, а з ТіО2 Degussa P25 - 97% через 6ч. Однак як відзначають автори [3] кращим виявився останній, оскільки Zn схильний до фотокорозії в кислому середовищі. Таким чином недоліками відомого способу [3] є недостатньо високий ступінь очищення вод від фенолу, тривалість процесу, а також велика витрата каталізатора. В основу корисної моделі поставлене завдання вдосконалити спосіб очистки води від фенолу шляхом використання каталізатора іншої каталітичної природи, що підсилює ефект окиснення та забезпечує прискорення процесу деструкції й глибину очищення від органічних сполук, при низькій витраті останнього. Для вирішення поставленого завдання запропонований спосіб очистки від фенолу, що включає обробку ультрафіолетовим опроміненням у присутності каталізатора й кисню, в якому, відповідно до корисної моделі, як каталізатор використовують гідропероксид церію (ГПЦ), причому витрата кисню становить 1-5мг О2/мг фенолу й вводять його шляхом барботування. Нами встановлено, що при обробці фенолвмісних вод ультрафіолетовим опроміненням, каталізатором (ГПЦ) і киснем, створюються умови утворення великої кількості гідроксильних радикалів ОН*, які сприяють глибокому й інтенсивному окисненню фенолу, при цьому досягається високий ступінь очищення (99,8%) і скорочення тривалості процесу (до 30хв) при незначній витраті каталізатора (0,4г/дм 3). Спосіб реалізується таким чином. Фотокаталітичне окиснення фенолу здійснюють у термостатичному реакторі ємністю 250см 3, в якому відбувається переміщування магнітною мішалкою зі швидкістю 300об/хв. Опромінення ведуть лампою високого тиску СВД-120А з енергетичною освітленістю 18,9Вт/м 2 у діапазоні довжин хвиль 200-400нм. Подачу кисню в масу води, що перебуває в реакторі, здійснюють методом барботажу зі швидкістю 0,5-2дм 3/хв, кількість кисню відповідає 1-5мг O2/мг фенолу. Час опромінення становить 20-30хв, при витраті гідропероксида церію 0,4г/дм 3. Всі дослідження проводилися при температурі 17°С. Ступінь очищення становить 92,5-99,8%. Для одержання ГПЦ до 0,2М розчину СеСl3 додавали 3М розчин NaOH до утворення осаду 26554 4 Се(ОН)3. Цей розчин при кімнатній температурі протягом 1-2 год окиснювався киснем повітря до Се(ОН)4, який у свою чергу при додаванні Н 2О2 утворював гідропероксид церію (Се(ОН)3ООН) (Некрасов Б.В. Основи загальної хімії. Т.2. - М.: «Хімія», 1973. - 688с.) [4]. Осад ГПЦ відфільтровували, сушили при t»40°C і подрібнювали до порошкоподібного стану. Концентрацію фенолу і його похідних у вихідній і очищеній воді визначали за допомогою спектрофотометра (SPECORD UV VIS, Німеччина) у кюветах товщиною 1см, довжиною хвилі 360нм, по відношенню до дистильованої води. Приклад виконання за винаходом. У термостатичний реактор ємністю 250см 3 поміщають 50см 3 водного розчину фенолу Сфенол=20мг/дм 3 і гідропероксид церію в кількості 0,4г/дм 3. Розчин безперервно опромінюють лампою високого тиску СВД-120А (енергетичною освітленістю 18,9Вт/м 2) і барботують кисень зі швидкістю 1дм 3/хв, кількість кисню відповідає 2мг О2/мг фенолу. Процес практично повної фотодеструкції фенолу проходить за 30хв, концентрація фенолу в очищеній воді дорівнює 0,04мг/дм 3. Ступінь очищення становить: С - Сочищ 20 - 0,04 Ст .очищ. = в их × 100% = × 100% = 99,8 %. Св их 20 Дані представлені в таблиці, приклад 2. Аналогічно прикладу виконання були здійснені досліди по очищенню води від фенолу з використанням каталізатора - гідропероксида церію при барботуванні в систему кисню в кількостях, які знаходяться як у заявленому діапазоні, так і при позамежних значеннях (табл., пр.1-8). Як видно з наведених даних, використання заявленої кількості кисню забезпечує високий ступінь очищення води від фенолу 92,5-99,8%, при часі обробки 20-30хв (табл., пр.1-6). Позамежне зменшення кількості кисню в процесі очищення приводить до зниження глибини очищення (табл., пр.7). При позамежному підвищенні кількості кисню ефективність процесу очищення не збільшується, тобто підвищення вмісту кисню є не доцільним (табл., пр.8). Переваги заявленого способу очищення води від фенолу в порівнянні з відомим полягають у наступному: - підвищення ступеня очищення з 97 до 98,599,8%; - істотне зменшення кількості каталізатора, з 2 до 0,4г/дм 3, тобто в 5 разів; - зменшення тривалості процесу з 6год до 2030хв, тобто в 12-18 разів. 5 26554 6 Таблиця № п/п Кількість кисню, мг O2/МГ фенолу 1 2 3 4 5 6 1 2 5 2 5 1 7 8 0,5 5,5 9 Час опромінення, хв Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко Кількість каталізатора, г За корисною моделлю 30 0,4 30 0,4 30 0,4 20 0,4 20 0,4 20 0,4 Позамежні значення 30 0,4 30 0,4 За способом [3] 360 2 (ТіО2) Підписне Ступінь очищення, % 98,5 99,8 99,7 93 93 92,5 97,5 99,8 97 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601