Сорбент для очистки води від органічних речовин

Изобретение относится к области очистки промышленных и бытовых сточных вод, в частности, к сорбентам и может быть использовано на предприятиях легкой промышленности, органического синтеза и др. предприятиях, в сточных водах содержатся органические вещества типа красителей,, ПАВ, органических отбеливателей и др. Наиболее близким к заявленному сорбенту по технической сущности и достигаемому эффекту является сорбент типа сефарозы. Этот сорбент представляет собой полисахарид, выделяемый из природного вещества агар-агара, молекулярные цепи которого состоят из чередующихся звеньев Дгалактозы и 3,6-ангидрогалактозы. Сшивки в гелеагарозы обусловлены не ковалентными, а водородными связями между цепями полисахарида, чем объясняется легкая разрушаемое сорбента под влиянием ряда реагентов. Наши экспериментальные исследования показали, что данный сорбент обладает сорбционным действием преимущественно по отношению к кислым красителям (удельная сорбционная емкость по отношению к основному и кислому красителю и ПАВ равна, соответственно 4,1, 6,7 и 3,2мг/г (табл.1). Недостатком известного сорбента является, низкая сорбционная емкость по отношению к красителям, ПАВ, их смеси, т.е. наиболее часто встречающемуся случаю в практике водоочистки. Задачей изобретения является разработка сорбента для очистки промышленных и бытовых сточных вод, который бы обладал более высокой сорбционной способностью по отношению к органическим загрязнителям типа красителей, ПАВ, органических отбеливателей и др. Для решения поставленной задачи предложен многокомпонентный состав на основе органического полимера, который согласно изобретению, содержит соль поливалентного металла и гидроксид поливалентного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: В качестве основного компонента используется жидкий органический полимер, способный образовывать разветвленную полимерную структуру в присутствии поливалентных металлов. К таким жидким органическим полимерам относятся соединения, состоящие из полиалкильных, полистирольных или других цепочек, линейной или циклической структуры, имеющих алкильные, аминные, метакрилатные или другие боковые фрагменты, например, на основе аминометилированного полистирола, диметиламиноэтилметакрилата, полиалкил метил винил пиридина, полиэтиленимина, этоксиаминированного полиакриламида, аминометилированного полиакриламида и другие. Вторым компонентом предлагаемого сорбента являются органические (формамидные, ацетатные) или неорганические (хлоридные, сернокислые, нитратные) соли поливалентных металлов: железа алюминия хрома титана магния; меди марганца и др. Ионы этих солей взаимодействуют с полимером, в результате чего образуется разветвленная трехмерная структура, легко проницаемая для воды и способная удерживать органические вещества. Таким образом, второй компонент сорбента регулирует проницаемость структуры сорбента и количество его активных центров по отношению к органическим веществам. Третий компонент сорбента - гидроксид поливалентного металла (например, гидроксида железа алюминия титана марганца и др.) - служат для буферного поддержания оптимального pH в структуре сорбента, которое может несколько изменяться под влиянием сорбции органических веществ из воды в процессе ее очистки. Выполненные нами физико-химические исследования показали, что при оптимальном сочетании компонентов предлагаемый состав имеет практически бесконечно набухшую структуру, что значительно улучшает его сорбционные свойства по сравнению с ограниченно набухающими структурами сорбентапрототипа (табл.1 и 2). Экспериментально было установлено, что только наличие всех компонентов предлагаемого сорбента обеспечивает высокое сорбционноочистное действие сорбента. Исключение одного любого из этих компонентов или изменение его концентрации за пределы, предлагаемые в заявке, не обеспечивают достижения цели. Таким образом, выбранные компоненты не являются простым набором веществ, а целиком взаимосвязаны и обусловливают. наличие комплекса свойств, обеспечивающих увеличение эффективности сорбции органических веществ при очистке воды. Пример 1. Готовят предлагаемый сорбент и испытывают его действие по отношению к смеси, содержащейся в воде: основной краситель типа резорциновый желтый (ТУ-6 - 09 - 05 - 325 - 75) 450мг/л, анионактивное ПАВ типа додецилсульфата натрия (ТУ-6 - 09 - 64 - 75) 400мг/л и неионогенное ПАВ типа ОП-7 - 350мг/л. Сорбент готовят из следующих компонентов: формамид диметиламиноэтилметакрилата; ацетат железа- (ТУ-06 - 09 - 08 - 1287 - 78) и гидроксид железа- (ГОСТ 4150 - 77). Компоненты сорбента тщательно перемешивают в течение 3мин, затем полученную массу вводят в емкость с раствором красителя и ПАВ, подлежащим очистке (1л), и перемешивают в течение 10мин. Через 4ч после окончания процесса сорбции отделяют сорбент с поглощенным красителем от очищенной воды путем центрифугирования (на центрифуге типа Т24 при 1000об/мин в течение 5мин). В воде фотометрически определяют остаток красителя и ПАВ (на спектрофотометре СФ-16 по оптической плотности). Результаты определения: по отношению к АПАВ по отношению к НПАВ Степень очистки воды прототипом: от красителя Рассчитывают удельную сорбционную емкость и степень очистки воды где - объем раствора, л, по формулам: от АПАВ от - навеска сорбента, г, - начальная и остаточная концентрация органического вещества, мг/л. Удельная сорбционная емкость сорбента: по отношению к красителю по отношению к АПАВ по отношению к НПАВ Степень очистки воды сорбентом: от красителя от АПАВ от НПАВ Для сравнения на этом же растворе испытывают действие сорбента, полученного по прототипу. Измерения и расчеты производят аналогично описанным выше. Результаты определения действия сорбентапрототипа: Удельная сорбционная емкость прототипа: по отношению к красителю НПАВ Сравнивая результаты сорбции предлагаемым сорбентом и прототипом, получаем, что по отношению к красителю типа основной резорциновый желтый, додецилсульфату натрия и ОП-7, удельная сорбционная емкость выше, чем у прототипа в 2,3, 2,1 и 2,2 раза, соответственно. Степень очистки воды также больше на 55,1%, 49,5 и 51,0%, соответственно. Таким образом, предлагаемый сорбент по отношению к смеси загрязнителей воды имеет лучшие показатели, чем прототип. Для обоснования граничных значений содержания компонентов предлагаемого сорбента были выполнены эксперименты, аналогичные вышеописанному примеру. В табл.2 представлены величины удельной сорбционной емкости и степени очистки воды при различных содержаниях компонентов в сорбенте. Как следует из данных, приведенных в таблице, при содержании компонентов в заявляемых пределах (примеры 1 - 18), обеспечиваются высокие значения сорбционной емкости и степени очистки воды для предлагаемого сорбента. Запредельное снижение или повышение содержания органического полимера, соли поливалентного металла или гидроксида поливалентного металла при сохранении содержания остальных компонентов в заявляемых пределах приводит к ухудшению сорбционного действия сорбента и очистки воды (табл.2, примеры 19 - 26). Таким образом, приведенные в таблице данные показывают, что запредельные отклонения содержания компонентов ухудшают сорбционную способность предлагаемого состава до уровня и ниже уровня сорбента-прототипа. Сравнительная характеристика удельной сорбционной способности и степени очистки воды предлагаемого сорбента и сорбента-прототипа показывает, что предлагаемый сорбент в заявляемом количественно соотношении компонентов (табл.2, примеры 1 - 18) имеет более высокие показатели удельной сорбционной способности и степени очистки воды от красителей и ПАВ: обладает более высокой удельной сорбционной емкостью по отношению к органическим красителям (в 1,7 - 1,8 раза), что позволяет на 50 - 60% повысить степень очистки воды от красителей; - позволяет расширить класс от веществ, от которых можно производить очистку воды при их одновременном нахождении в очищаемой воде, так как имеет значительно более высокую удельную сорбционную емкость (в 1,6 - 1,8 раза) по отношению к основным-, прямым, активным красителям и различным типам ПАВ. Кроме того, предлагаемый сорбент имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом: - не требует тщательной регулировки pH при сорбции и водоочистке; - допускает использование в качестве компонента смеси солей поливалентных металлов, что удешевляет используемые реагенты; - компоненты сорбента не требуют высокой степени очистки для получения сорбента с заявочным сорбционным и очистным действием.