Спосіб очистки стічних вод від органічних домішок

Союз Советских Социалистических Республик (її) 998370 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0 3 . 04. 81 (21) 3272126/23-26 с присоединением заявки № _ Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий С 02 F 1/30 (23) ПриоритетОпубликовано 2 302.83. Бюллетень № 7 628.349 (088.8) Дата опубликования описания 23.02.83 (72) Авторы изобретения В.В.Гончарук, А.О.Самсони-Тодоров, А.Н.Сова и В.Ф.Горчев (71) Заявитель Институт коллоидной химии и химии воды и м . А . В . Д у м а н с к о г о АН Украинской ССР (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при очистке сточных вод, содержащих органические соединения различных классов, в частности фенолы и его производные, т.е. при очистке сточных вод коксохимической, деревообрабатывающей, нефтехимической отраслей промышленности, произ10 водства смол и др. Известен способ очистки сточных вод от органических примесей, согласно которому заданное количество перекиси водорода прибавляют к водному отработанному потоку, содержащему органические загрязняющие вещества, и облучают ультрафиолетовым светом fjj. трудноокисляемые соединения, как, например фенол и его производные. Наиболее близким к предложенному . по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки сточных вод, содержащих органические загрязнения, окислителем при облучении ртутной лампой в присутствии ионов железа. Согласно известному способу, можно окислить такие органические соединения как этанол, метилцеллюлоза, уксусная кислота при барботировании через растворы кислорода и облучении ртутной лампой в присутствии ионов железа £2j. Однако недостатком этого процесса является длительность. Окисление, например, этанола с 0,36 до 0,11% проПри этом концентрация перекиси " исходит за 18 ч. Кроме того, извест20 ный способ не дает возможности окисдолжна более чем в 2,1 раза превосходить химическое потребление кислолять такие трудноокисляемые соединерода (ХПК). Так, для окисления уксусния, как фенол. ной кислоты берется количество переЦелью изобретения является сокракиси водорода в 2,3 раза превышающее щение времени окисления и энергетихимическое потребление кислорода. 25 ческих затрат при облучении,при одПри облучении ультрафиолетовым свеновременном увеличении степени детом интенсивностью 2-Ю-* Е/л.мин паструкции органических соединений. дение концентрации в 4 раза происхоПоставленная цель достигается дит за 100 мин. Кроме того, известтем, что согласно способу очистки ным способом нельзя окислить такие 30 сточных вод от органических примесей, 998370 включающему окисление последних в присутствии солей железа при ультрафиолетовом облучении, окисление осуВремя ществляют в импульсном режиме облуоблу-чения, причем используют частоту имчения, пульсов 2,5*1СГ5 -100 Гц с периодом чин, облучения 10~ г -1,8-Ю-*3 с . П р и м е р 1, В 5 мп водного раствора уксусной кислоты с концентрацией 20 г / л , растворяют 1 мг сульt o фата железа и вносят 0,3 г перекиси водорода. Температура раствора 25°С. Раствор облучают ртутнокварцевой лампой среднего давления ДРТ-230. Частор~ та повторения импульсов света 100 Гц. 5 Интенсивность облучения 1СГ Е/л-мин.15 120 Для определения концентрации орга-j • нических соединений использован чехо1 словацкий хроматограф Хром-41 и немецкий спектрофотометр "SpecordUWI S1' 180 В табл.1 приведены данные по степени 20 окисления уксусной кислоты в зависимости от продолжительности процесса. Т а б л и ц а 1 Продолжение табл. 2 Остаточная концентрация органического соединения в обработанном растворе, г/л Эти- Изо- Фенола Формальделопрогида вого писпир- лово та го спирта 2 1 0,2 Не обнаруже Не обнаружено но П р и м е р 2. В 200 мл водного раствора фенола с концентрацией 10 г/л 220 растворяют 40 мг сульфата железа и вносят 12 г перекиси водорода, что всего в 1,75 раза выше химического потребления кислорода ХПК.Температура 30 раствора 25°С. Раствор облучают ртутно-кварцевой лампол среднего давления ДРТ-230 с частотой повторения импульсов 2, 5-Ю" 3 Гц, периодом облучения Не об15 с и интенсивностью 2-10~ 5 Е/л*мин. н ару же-35 Данные опыта приведены в т а б л . 3 . но Т а б л и ц а 3 25 Время облучения, мин 30 Концентрация уксусной кислоты, г/л 20 60 90 3 12 В табл.2 приведены данные по степени окисления других органических Время соединений (этиловый спирт, изопропи-40 протеловый спирт фенол, формальдегид) в кания зависимости от продолжительности пропроцесса. цесса, мин. Т а б л и ц а 2 0 60 120 240 300 0,1 Не обнаруже но 45 Время Остаточная •сонцентрация оргаоблу- нического соединения в обрабочения , танном растворе, г/л Эти изо- Фенола Формальдепрогида вого пи~ спир- лового та 55 спир ло та 0 15 20 10 30 10 10 5 90 0,5 Концентрация фенола, г/л 10 П р и м е р 3. В 200 мп водного раствора формальдегида с концентрацией 2 г/л растворяют 8 мг сульфата 2 60 железа и вносят 4 г Н^О^. Остальные условия такие же, что и в примере 3. Через 30 мин формальдегид обнаружен Не обне был. наружено П р и м е р 4. В 200 мл водного раствора фенола с концентрацией 2 г/л 998370 растворяют 360 мг феррицианида калия, через раствор барботируют воздух, после чего насыщенный воздухом р а с т вор подвергают облучению. Остальные условия такие же, что и в примере 3. Через 240 мин концентрация снижается 5 на 25%. Таким образом, как видно из приведенных примеров, предложенный способ позволяет сократить продолжительность окисления: если в известном способе 10 при использовании в качестве окислителя чистого кислорода концентрация этанола снижается с 0,36 до 0,11% за 18 ч, т . е . скорость окисления с о с тавляет 0,014%/ч, то в предложенном 15 способе скорость окисления этанола в воде при концентрации его менее 1% составляет 0,020%/ч при использовании в качестве окислителя кислорода в о з духа и 0,07% при использовании в ка- 20 честве окислителя чистого кислорода, т . е . скорость окисления этанола по предложенному способу возрастает приблизительно в 5 р а з . 25 Согласно известному способу на окисление 1 фунта органики расходуется до 100 кВт'Ч электроэнергии, т . е . на 1 кг - до 250 кВт-ч. В предлагаемом изобретении затраты электро- ™ энергии на 1 кг органики не превышают 2 кВт-ч и составляют для фенола, этанола, изопропилового спирта и формальдегида соответственно 1,6, 0 , 7 , 0 , 4 , ОД кВт-ч, что в 100 раз меньше, чем в известном. Отличия в степени окисления о р г а нических соединений между п р е д л а г а е мым и известным способом хорошо видны на примере трудноокисляемых соедине- 40 ний, таких как фенол. Эти соединения по известному способу не окисляются, тогда как предлагаемым способом Фенол окисляется со скоростью 0,013%/ч (пример 4) процесс идет до полного 45 окисления. Для выявления влияния частоты импульсов были осуществлены три опыта по следующей методике. Раствор фенола концентрацией 2 г/л, сульфата железа $0 концентрацией 0,0 4 г/л и перекиси водорода концентрацией 12 г/л облучают ртутно-кварцевой лампой среднего давления ДРТ-230 С интенсивностью света 2-10'^Е/л мин при разном режи« ме облучения. Температура раствора 25°С. Влияние частоты импульсов и периода облучения на скорость протекания процесса представлены в т а б л . 4 . В И П Н И И Заказ 1057/38 Частота повторений импульсов Период им- Уменьшение пульсов, сек массы фенола в единицу времени, мг/мин х 0,67 100 10" 2,2-Ю" 15 2 2,5-10г 5 1,8- 10' 0,33 Пределы выбранных значений частот импульсов и периодов облучения обусловлены тем, что при частотах выше 100 Гц и ниже 2,5*10" 5 Гц скорость реакции равна или ниже скорости непрерывного процесса облучения. Как видно из приведенных данных предложенный способ позволяет повысить скорость окисления, т.е. провести очистку сточных вод в 2 - Ю раз быстрее при энергетических затратах на излучение в 10-20 раз меньших по отношению к известному способу При 1этом используется на 25% меньше количество окислителя и окисляются такие трудноокисляемые органические соединения как фенол. Ожидаемый экономический эффект от максимального объема использования предложенного способа составит 255 тыс.руб. Формула изобретения і 1. Способ очистки сточных вод от органических примесей, включающий окисление последних в присутствии солей железа при ультрафиолетовом облучении, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени окисления и энергетических затрат при облучении при одновременном увеличении степени деструкции органических соединений, окисление осуществляют в импульсном режиме облучения. 2. Способ по п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что используют частоту импульсов 2 , 5 - Ю ' 5 -100 Гц с периодом облучения 1 ( Г а - 1 , 8 - 1 0 с. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент С А » Ш 4012321, • кл. 210-63, 1977. 2. Патент С А № 3819516, Ш кл. 210-63, 1974. Тираж 939 Подписное Филиал П П "Патент",г.Ужгород»ул.Проектная,4 П