Флотаційний метод вилучення катіонних поверхнево-активних речовин із стічних вод

Флотаційний метод вилучення катіонних поверхнево-активних речовин, що відбувається у флотаційній камері в присутності адсорбенту (флотаційний носій), який відрізняється тим, що як флотаційний носій використовують порошок крохмалю при його масовому співвідношенні з катіонними поверхнево-активними речовинами 1:1, а додаткова мінералізація обробляючих розчинів сприяє інтенсифікації процесу очистки при pH 6-8. (19) (21) u201012619 (22) 25.10.2010 (24) 26.04.2011 (46) 26.04.2011, Бюл.№ 8, 2011 р. (72) СТРЕЛЬЦОВА ОЛЕНА ОЛЕКСІЇВНА, САЗОНОВА ВАЛЕНТИНА ФЕДОРІВНА, ВОЛЮВАЧ ОЛЬГА ВЯЧЕСЛАВІВНА, ПУЗИРЬОВА ІРИНА ВАСИЛІВНА, ЄГОРЦЕВА ВІКТОРІЯ ОЛЕКСАНДРІВНА (73) ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І.І. МЕЧНИКОВА 3 "флотаційний носій"). Утворений осад відділяють флотацією. Метод забезпечує при вище вказаних умовах 98-100% ступінь очистки води від КПАР при відсутності піни. Крім того, скорочується час флотаційної обробки розчинів від 20 до 7-10 хв у порівнянні з пінним фракціонуванням і адсорбцією. Недоліки відомого методу: ефективність процесу вилучення КПАР погіршується при дозі (q) реагенту (0,04>q≥0,1) мг ДДАМ на 1 мг КПАР, що в технології очистки води потребує ретельної уваги технологів; при оптимальній дозі ДДАМ (0,040,06 мг ДДАМ на 1 мг КПАР) у присутності мінеральних солей даний метод є менш ефективним; використання коштовного та високотоксичного реагенту ДДАМ; доведення до pH 11 технологічних розчинів та деяких стічних вод (зазвичай мають pH 6-8), що підлягають очистці від КПАР, на що додатково витрачається час і кошти. Задача, на рішення якої спрямована запропонована корисна модель, - досягнення повного вилучення КПАР із мінералізованих водних розчинів при загальному скороченні часу очистки, відсутності піни і використанні доступного, некоштовного і нешкідливого для навколишнього середовища, реагенту. Поставлена задача досягається методом флотаційної очистки розчинів від катіонних поверхнево-активних речовин (КПАР), що відбувається у флотаційній камері в присутності адсорбенту (флотаційний носій), який відрізняється тим, що як флотаційний носій використовують порошок крохмалю при його масовому співвідношенні з КПАР 1:1, а додаткова мінералізація обробляючих розчинів сприяє інтенсифікації процесу очистки при рН6-8. Для здійснення методу в воду, що підлягає флотаційній очистці від КПАР, вводять певну кількість флотаційного носія (1 мг крохмалю на 1 мг КПАР). В нижню частину флотаційної камери, де знаходиться оброблюємий розчин КПАР, подають під тиском повітря. Бульбашки повітря спливають на поверхню, захоплюючи з собою продукт, що містить КПАР. Пінний концентрат у вигляді тонкої плівки знімають за допомогою механічних скребків. Випробування проводили на аналогічній за принципом дії сучасній флотаційній камері лабораторній машині марки Л 136В-ФЛ виробництва ВНІПІ "Механобр". Для визначення оптимальної дози (q) крохмалю досліди проводили при незмінній концентрації (50 мг/л) іодиду гексадецилпіридинію (ІГДП), ГІПХ3А (техн.), цетазолу (техн.). Вилучення КПАР відбувалося при pH 6 і температурі 18-20°С. Отримані результати наведені в табл. 1. 58930 4 Таблиця 1 Доза (q) крох- Ступінь (а) флотаційного вилучення КПАР, % малю, мг на 1 мг КПАР ІГДП ГІПХ-3А цетазол 0 62 80 76 0,1 75 84 80 0,5 82 85 86 1,0 90 92 93 2,0 90 92 93 5,0 90 92 94 Як видно з табл. 1, ступінь флотаційного вилучення КПАР досягає свого максимального значення (90-93%) при дозі крохмалю 1 мг на 1 мг КПАР, причому це співвідношення не змінюється в залежності від того, яке ПАР вилучається чисте або технічне. Введення надлишкової кількості крохмалю не спричинює погіршення процесу очистки, що є дуже важливим для технологів у випадку випадкового передозування реагенту. При однаковій дозі реагенту (1 мг крохмалю на 1 мг КПАР) ступінь (а) флотаційного вилучення КПАР не змінюється при подальшому підлужуванні розчинів до pH 8. Вибір значень pH середовища 68 обумовлений тим, що саме такі значення pH мають більшість технологічних водних розчинів і стічних вод, що потребують проведення глибокої очистки від КПАР. У випадку аварійного зливу у стічні води технологічних розчинів з pH>8 ефективність процесу вилучення КПАР збільшується. Досліди по флотаційному вилученню ГІПХ-3А за допомогою реагенту (1 мг крохмалю на 1 мг КПАР), проведені на серії модельних розчинів, які містять неорганічні електроліти в інтервалі концентрацій від 100 до 8200 мг/л (такі кількості електролітів звичайно містяться в стічних водах текстильних підприємств), показали (табл. 2), що додаткова мінералізація розчинів лише сприяє більшому вилученню із них КПАР (температура 1820°С, pH води 6). Ступінь вилучення КПАР при відсутності піни склав - 100%. Таблиця 2 Електроліт KСІ K2SO4 Na3PO4 Концентрація електроліту, моль/л 0,03 0,1 0,03 0,1 0,03 0,1 Ступінь (а) флотаційного вилучення ГІПХ3А, % 91 95 97 98 99 100 5 58930 Залишкова концентрація КПАР (до 2 мг/л) у розчинах, що підлягали флотаційній обробці, відповідають вимогам по їх скиданню в міську каналізацію. Порівняння отриманих даних по запропонованому методу вилучення КПАР (50 мг/л) з результатами відомого методу наведено у табл. 3. Таблиця 3 Доза (q) реагенту, мг Ступінь (а) флотаційного на мг КПАР вилучення цетазолу, % 0 76 реагент - крохмаль пропонуємий метод (pH 6-8) 0,5 86 1,0 93 2,0 93 5,0 94 1,0 [0,1 М неорг. ел-т] 100 реагент - ДДАМ відомий метод (pH 11) 0,03 86 0,05 100 0,1 87 0,2 70 0,4 65 0,05 [ наявність не80 орг. ел-ту] Отримані результати свідчать про перевагу запропонованого методу у порівнянні з відомим: токсичний реагент ДДАМ замінюється на дешевий, доступний та нетоксичний крохмаль; передозування реагенту не спричинює погіршення процесу вилучення КПАР; технологічні водні розчини та стічні води, що містять КПАР і підлягають флотаційній обробці, мають значення pH 6-8, а тому їх непотрібно додатково підлужувати; можуть бути успішно використані для очистки мінералізованих розчинів. Метод ілюструється наступними прикладами: Приклад 1 В камеру флотаційної машини поміщали 1 л розчину, який містив 50 мг ІГДП, і додавали поро Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 шок крохмалю у кількості 1 мг на 1 мг КПАР, pH розчину - 6. Після 1 хв перемішування розчин флотували 7 хв та фотометрично аналізували на остаточний вміст у ньому ІГДП. Визначили, що після флотаційної обробки розчинів залишкова концентрація КПАР зменшується від 16 до 5 мг/л у порівнянні з пінним фракціонуванням, а ступінь (а) флотаційного вилучення КПАР відповідно збільшився з 69 до 90%. Об'єм пінного продукту зменшився з 28 до 1-2%. Приклад 2 Умови ті ж, що й у прикладі 1, за винятком того, що вилучали ІГДП (50 мг/л) із розчинів, які містили неорганічні електроліти (KСІ, K2SO4, Na3PO4) з концентрацією 0,1 моль/л, pH середовища - 6. В розчин додавали порошок крохмалю у кількості 1 мг на 1 мг КПАР і визначили, що ступінь флотаційного вилучення (а) ІГДП склав 99-100%, піна відсутня. Приклад 3 Умови ті ж, що і в прикладі 2, але очистку проводять від ГІПХ-3А (50 мг/л). Ступінь флотаційного вилучення (а) від ГІПХ-3А склав 98-100%, піна відсутня. Таким чином, використання в якості реагенту доступного, некоштовного і нешкідливого для людей реагенту порошку крохмалю в кількості 1 мг на 1 мг КПАР (при більшій кількості реагенту ефективність процесу очистки не зменшується) дозволяє у порівнянні з відомими методами досягти повного вилучення КПАР (до 100%) із мінералізованих водних розчинів при відсутності піни (утворюється тонка плівка) і загальному скороченні часу очистки до 5-8 хв за рахунок скорочення підготовчої стадії обробки: не треба регулювати значення pH води, оскільки значення pH багатьох технологічних водних розчинів і стічних вод, що містять КПАР, вже дорівнює 6-8. Очищена вода може використовуватися у повторному технологічному процесі на підприємствах текстильної, шкіряної, лакофарбової, хімічної, нафтопереробної та інших галузей промисловості, що дає значний економічний ефект. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601