Спосіб очистки і концентрування гліцерину зі стічних вод

1 Спосіб очистки і концентрування гліцерину зі стічних вод, який відрізняється тим, що СТІЧНІ води з температурою 15 - 20°С і концентрацією гліцерину 1 - 19 % піддають зворотно-осмотичній фільтрації за тиском 0,2 - 0,4 МПа у перехідному та турбулентному гідродинамічних режимах з числом критерію Рейнольдса 5000 -15000 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що для зворотно-осмотичної фільтрації використовують ацетатцелюлозну мембрану з селективністю за гліцерином, яка дорівнює 9 5 - 1 0 0 % Винахід відноситься до способів очищення стічних вод від органічних домішок і може бути застосований у виробництві гліцерину і інших виробництв хімічної промисловості, які мають аналогічні за складом рідкі технологічні потоки, СТІЧНІ ВОДИ або парові конденсати Відомий спосіб очистки розчинів від органічних домішок (див книгу Проскуряков В А , Шмидт Л И Очистка сточних вод в химической промышленности -М , Химия, 1977 - с 222-228) шляхом електрохімічної обробки з використанням нерозчинних електродів у присутності хлориду лужного металу з утворенням у процесі електролізу "активного хлору", що дозволяє підвищити ступінь очистки Утворені в результаті дії "активного хлору" хлорорганічні домішки можуть важче окислюватись в порівнянні з вихідними органічними речовинами Недоліки невелика швидкість процесу, оскільки у відсутності каталізатора спостерігають великі втрати гіпохлориту натрію внаслідок переходу його в хлорат, низький ефект очищення, великі втрати енергії, значний вміст хлоратів у очищених розчинах, що ускладнює утилізацію відроблених розчинів Відомий спосіб очищення розчинів від органічних домішок (а с СРСР 739006, кл С 02 F 1/46, 1976), який полягає в електрохімічній обробці розчинів з використанням нерозчинних анодів, наприклад Ті - СО3О4 і каталізатора - гідроксиду кобальту і обробку розчинів ведуть у кислому середовищу за рН - 4-5,5 і температурі 90-95°С Недоліком відомого способу є недостатній ступінь очистки і значні енерговитрати За прототип прийнятий найбільш близький до пропонованого за досягнутим результатом спосіб очистки стічних вод від органічних домішок (а с СРСР 922080, кл С 02 F 1/46, 1982), який проводять електрохімічним методом у електролізері з нерозчинними електродами у присутності гідроксиду металу змінної валентності при температурі 90-95°С і водневому показнику рН = 4-6 з додаванням у електролізер ппохлорита натрію з швидкістю 0,02-0,08 на грам катіону органічних сполук за хвилину Недоліком є те що наведений спосіб проводять при збільшенні температури до 90-95°С, значні енерговитрати, неможливість концентрування цінної органічної сировини і и подальшого використання, обмеженість за рН В основу винаходу поставлено задачу збільшити ступінь очищення стічних вод від гліцерину шляхом застосування мембранного методу, а також знизити енерговитрати, забезпечити можливість одержання сконцентрованого розчину гліцерину і чистої води Поставлена мета досягається тим, що СТІЧНІ води з температурою 15-20°С і концентрацією гліцерину 1-19% піддають зворотньоосмотичній фільтрації за тиском 0,2-0,4 МПа у перехідному та турбулентному гідродинамічних режимах з числом Рейнольдса 5000-15000 Для зворотньоосмотичної фільтрації використовують ацетатцелюлозну мем со (О 61319 брану з селеісгивністю за гліцерином, яка дорівнює 95-100% Ці параметри - тиск 0,2-0,4 МПа при гідродинамічному перехідному та турбулентному режимах Re = 5000-15000 дозволяють досягти практично повного розділення на чисту воду і сконцентрований розчин гліцерину (концентрація підвищується у 3-3,5 рази) за один прохід крізь зворотньоосмотичну мембрану в залежності від концентрації вихідного розчину стічних вод Внаслідок проведення цього процесу вдається досягти високого ступеню очистки стічних вод від гліцерину, а сконцентровані розчини, які містять 20-60% гліцерину повернути на виробництво гліцерину або використати як сировину для інших виробництв, де передбачено додавання розчинів гліцерину вказаної концентрації Запропонований спосіб дозволяє знизити викиди рідких ВІДХОДІВ за гранично-допустимими концентраціями Досягається економія капітальних і трудових витрат, у порівнянні з прототипом, за рахунок виключення використання електролізеру і дефіцитних нерозчинних електродів, використання пари для підігріву стічних вод, втрат з стічною водою цінної сировини гліцерину Запропонований спосіб полягає в тому, що СТІЧНІ води з вмістом гліцерину 1-19% мас, які утворюються у виробництві синтетичного гліцерину методом вакуумної перегонки, температура яких складає 15-20°С в залежності від виробничих умов, подають у мембранний модуль Як напівпроникні мембрани використовують мембрану типу МГА - 100 ТУ 6-05-221-322 Ця мембрана забезпечує 96-99,9% затримування гліцерину При цьому очищена вода направляється у систему зворотного водозабезпечення заводу Процес проводять затиском 0,2-0,4 Мпа Нижче 0,2 МПа значно знижується інтенсивність фільтрації, верхня межа до 04 МПа обмежена порушенням прямопропорційної залежності між прикладеним тиском і продуктивністю мембрани, що призводить до збільшення енерговитрат, зниження селективності мембрани типу МГА Обмеження за температурою 15-20°С зумовлені технологією діючого виробництва одержання гліцерину кваліфікацій "чисті" і "чисті для аналізу", і фізичними властивостями наведеної мембрани Гідродинамічний режим - "перехідний і турбулентний" вибраний в межах Re = 5000-15000, що дозволяє знизити вплив концентраційної поляризації в залежності від концентрації вихідного розчину, зберігає мембрану у робочому стані і забезпечує постійне значення проникності і селективності Збільшення числа Re більше 15000 практично недоцільно У таблиці 1 наведені результати очистки стічних вод від гліцерину за допомогою ацетатцелюлозної мембрани типу МГА, де вказані робочі параметри процесу, у таблиці 2 - порівняльні дані очищення гліцерин-вміщуючих стічних вод за прототипом і пропонованим способом Дані таблиці 2 свідчать про ефективність пропонуємого способу менша температура процесу очистки, відсутні продукти розкладу, які забруднюють повітря, можлива утилізація вилученого гліцерину Одержаний позитивний результат дає можливість створення екологічно чистих технологій очистки стічних вод, а саме практично 100% очищення вод від гліцерину, збільшення ступеню очистки у 3-3,5 рази, зниження капітальних і трудових витрат, що вказує на існування критерію "новизна" та винахідницький рівень Спосіб є "промислово використовуваним", легким у застосуванні і випробуваний на виробництві синтетичного гліцерину кваліфікацій "чистий" і " чистий для аналізу" на Черкаському Державному заводі ХІМІЧНИХ реактивів Таблиця 1 Результати очистки стічних вод від гліцерину за допомогою мембрани МГА - 100 № досліду 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Параметри процесу температура, °С 15 16 17 18 19 20 20 20 20 тиск, МПа 0,50 0,45 0,40 0,40 0,35 0,35 0,30 0,25 0,20 Селективність мембрани за гліцерином, % Re 5000 8000 10000 12000 15000 15000 15000 15000 15000 Швидкість фільтрації, м /год 96,0 96,5 98,0 98,5 100,0 100,0 100,0 100,0 100, 0,6 0,6 0,65 0,65 0,65 0,7 0, 0,7 0,7 61319 Таблиця 2 Показники процесів очистки стічних вод за заявленим способом і прототипом Варіант проведення процесу за прототипом Температурний режим проведення очистки, С 90-95 Потреба у теплообмінній апаратурі необхідна установка теплообмінної апаратури для підігріву і охолодження Концентрація гліцерину у стічних водах, які надходять на очистку 0,25 ПІСЛЯ ОЧИСТКИ Потреба у доУтилізація вилучеЗабруднення даткових ного гліцерину і навколишнього ХІМІЧНИХ реагенводи середовища тах 0,01 неможлива Продукти розкладу гіпохлорит натрію 0,005 сконцентровані розчини гліцерину і чистої води повертаються на виробництво відсутнє не потрібні ПОТОКІВ за заявленим способом 15-20 не потрібна Комп'ютерна верстка О В Кураєв 1-19 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119