Способ очистки воды от органических примесей

 

Изобретение может быть использовано при водоподготовке и очистке сточных вод предприятий химической, резино-технической, шинной и других отраслей промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований, при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии. Способ осуществляют следующим образом. Графитовый анод обрабатывают в течение двух часов в концентрированной серной кислоте плотностью 1,98 кг/м<SP POS="POST">3</SP>. Воду, содержащую растворимые органические вещества, в том числе пиридиновые основания, подвергают электролизу вначале в катодной, а затем в анодной камерах диафрагменного электролизера в режиме разрушения графитового анода. При этом расход графита поддерживают в интервале 100-300 мг/л, концентрацию тока 5-50 А/л и плотность тока 0,01-0,10 А/см<SP POS="POST">2</SP>. Затем воду осветляют. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (11) А1 (5)) 4 С 02 F 1 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4271996/23-26 (22) 23.04.87 (46),15.09.89. Бюл. К - 34 (71) Харьковский отдел водного хозяйства промпредприятий Всесоюзного научно-исследовательского института. водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "Водгео" (72) Г.В.Слепцов, А.И.Гладкий, В.Г.Сергеев, Е.Я.Сокол и А.А.Сухоруков (53) 628.543(088.8) (56) Патент Великобритании ))- 922148, кл. В 01 К, 1963. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ (57) Изобретение может быть использовано при водоподготовке и очистке сточных вод предприятий химической, резинотехнической, шинной и других

Изобретение относится к очистке воды от растворимых органических примесей,включая пиридиновые основания, и может быть использовано как при водоподготовке, так и при очистке сточных вод предприятий химической, резинотехнической, шинной и других отраслей промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований,при одновременном сокращении продолжи2 отраслей промьшгпенности. Целью изобретения является повышение эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований, при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнер-. гии. Способ осуществляют следующим, образом. Графитовый анод обрабатывают в течение двух часов в концентрированной серной кислоте плотностью

1,98 кг/м . Воду, содержащую растворимые органические вещества, в том числе пиридиновые основания, подвергают электролизу вначале в катодной, а затем в анодной камерах диафрагменного электролизера в режиме разрушения графитового анода. При этом расход графита поддерживают в интервале 100-300 мг/л, концентрацию тока 5-50 А/л и плотность тока 0,01—

0,10 А/см2 . Затем воду осветляют.

2 табл. тельности обработки и затрат электро- д энергии.

Способ осуществляют следующим образом.

Графитовый анод обрабатывают в течение 2 ч в концентрированной сер- е> ной кислоте плотностью 1,98 кг/м .

Сточную воду, содержащую растворимые органические вещества, в том числе пиридиновые основания, подают в катодную камеру диафрагменного электролизера. На электроды подают постоянное напряжение и обрабатывают

3 150774 воду в течение 15-30 мин при плотно сти тока 0,01-0, 10 А/см и концентрации тока 5-25 А/л. Затем воду подают в анодную камеру этого же электролизера и ведут процесс при ука5 занных плотности и концентрации тока. Воду сливают и фильтруют.

Проверку эффективности способа по сравнению с известным проводили на примере очистки сточных вод шинного производства. Эти сточные воды содержат смесь равных количеств латексов СКД-1 и БМВП-10X, а также крошку каучука и РаствоРимые органические примеси — резорцин, формальдегид, дивинил, сульфонол НП-3 и

2-метил-5-винилпиридин (2,5-МВП).Содержание растворимых органических веществ до и после очистки оценивали по химическому потреблению кислорода (ХПК, мгО/л), а 2,5-МВП вЂ” спектрофотометрически.

Синтетические латексы .коагулиро-. вали серной кислотой, фильтровали, 25 а фильтрат с растворимыми органическими примесями очищали известным и данным способами. В очищаемой сточной воде ХПК составляло 9500 игО/л, а содержание 2,5-MBII — 2б мг/л.

Пример 1. В 1 л фильтрата добавляли хпорид натрия в количестве

100 мг/л. Затем подготовленный таким образом фильтрат помещали в анодную камеру (объемом 1 л) диафрагменного электролизера и проводили электролиз при плотности тока 0,12 А/см2 и напряжении на электродах 5 В в течение б ч. После обработки содержание органических веществ (ХПК) уменьшилось до 230 мгО/л, а содержание

2,5-МПВ до 23 мг/л. При этом расход электроэнергии составил

3,5 10 кВт ч/м .

Hp и м е р 2. Подготовленный, как в примере 1, фильтрат помещали в анодную камеру диафрагменного элек. тролизера. Предварительно графитовый анод обработали концентрированной (1,98 кг/м ) серной кислотой в течение 2 ч. Электролиз проводили при 50 плотности тока 0,009-0,120 А/см2 до достижения расхода графита 50, 100, 200, 300 и 350 иг/л в течение 30 иин. .При этом расход электроэнергии сос-. тавил 12" 330 кВт ч/м . Содержание ор-55 ганических веществ по ХПК уменьшилось до 9000-60 мгО/л, а 2,5-МВП— до 25-15 мг/л. Результаты опытов, 0 4 описанных в примерах 1 и 2, представлены в табл.1.

Сопоставление и анализ данных опытов по примерам 1 и 2 показывают, что обработка сточной воды в анодной камере без предварительной обработки графитового анода концентрированной серной кислоты неэффективна. Эффект очистки — вьппе — с предварительно обработанным графитом.

Эффект — очень низок — при расходе графита 50 мг/л, а затем растет с увеличением расхода графита.Как видно из данных таблицы, оптимальный расход графита находится в пределах

100-300 мг/л при одновременном уменьшении продолжительности обработки с б до 0,5 ч. Увеличение расхода врафита выше 300 мг/л не приводит практически к увеличению эффекта очистки, однако при этом наблюдается быстрое разрушение анода. Эффект очистки удовлетворителен в области плотностей тока 0,01-0,10 А/см2 и концентрации тока 5-50 А/л. Кроие того, данные таблицы свидетельствуют о неудовлетворительном эффекте очистки воды от 2,5-МВП, что обусловлено высокой стойкостью этого соединения .

Пример 3, Воду, полученную после коагулирования и отделенная латекса, помещали в катодную камеру диафрагменного электролизера и обрабатывали в течение 15 мин при плотности тока 0,05 А/cM и концентрации тока 25 А/л. Затем эту воду помещали в анодную камеру электролизера и обрабатывали там также при указанных параметрах. Графитовый анод предварительно обработали концентрированной серной кислотой плотностью 1,98 кг/м в течение 2 ч.

Результаты очистки приведены в табл.1.

Как видно из данных табл.1, наиболее эффективная очистка воды от органических =примесей, включая пиридиновые основания, достигается при ведении процесса по предлагаемому способу. При этом имеет место значительно более высокий эффект очистки по ХПК и практически 100 -ный эффект очистки от 2,5-МВП.

П р и M е р 4. Очищали сточную воду, содержащую смесь Равных коли5 150 честв латексов СКД-1, bHBII-10Х и органические примеси с исходной величиной XIIK — 9000 мгО/л и концентрацией 2,5-ИВП вЂ” 25 мг/л в интервале плотности тока 0,009-0,15 А/см (концентрации тока 4,5-75 А/л) и по прототипу или плотности тока 0,12 А/cM (концентрации тока 60 А/л). Данные приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, при одинаковом расходе графита (300 мг/л), достигаемом варьированием продолжительности электрообработки, при повышении плотности и концентрации тока свыше соответственно 0 10 А/см и

50 А/л наблюдается резкий рост расхода электроэнергии на очистку, что связано с ростом напряжения на электродах и с достижением при плотности тока О, 10 А/см и концентрации тока

50 А/л предельной скорости разрушения графита.

Действительно, в интервале плотности тока О, 10-0, 15 А/см . продолжительность электрообработки для достижения концентрации графита 300 мг/л практически одинакова.

Кроме того, при токовых параметрах, превышающих максимальные значения, заявленные в формуле, растет величина ХПК в очищенной воде, а также концентрация 2,5-MBII. Это может быть объяснено тем, что при повышенных токовых параметрах графит выкрашивается в виде частиц, имеющих значительно большие размеры, чем при токовых параметрах в заявленной области. Выкрашивание более крупных частиц графита (при одинаковой концентрации графита в очищаемой жидкости) приводит к резкому снижению его сорбционной способности, что и снижает качество очищаемой воды.

Таким образом, из представленных примеров видно, что плотность тока

0,10 А/см и концентрация тока 50А/л, заявленные в формуле изобретения

7740 6

Способ очистки воды от органиВ ческих примесей, включающий электролиэ воды в анодной камере диафрагменного электролизера с графитовыми анодами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований, при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии, воду предварительно обрабатывают в катодной камере диафрагменного электролизера, обработку в анодной

40 камере ведут с использованием графитового анода, предварительно пропитанного концентрированной серной кислотой, в течение 2 ч и процесс ведут в режиме разрушения графитового анода при концентрации тока 550 A/ë,ïëîòíîñòè тока 0,01-0,10 A/ñì и расходе графита 100-300.мг/л,после чего воду осветляют от частиц графита.

5 !

О

20 как верхний предел токовых параметров, являются в то же время верхним пределом оптимальности этих параметров.

Что касается оптимальности нижнего предела заявляемых токовых параметров (плотность тока 0,01 А/см ; концентрация тока 4,5 А/л), то она также следует из данных таблицы: при уменьшении плотности тока до

0,009 А/см и концентрации тока до

4,5 А/л при удовлетворительном качестве очищенной воды наблюдается резкий рост расхода электроэнергии (до 50,6 кВт ч/м ), несмотря на низкое в этом случае сопротивление на электродах. Это объясняется снижением скорости растворения (выкрашивания) графита, а значит, значительным увеличением времени электрообработки — до 270 мин.

Формула изобретения

1507740

Таблица 1.

Обработка воды только в анодной камере

Показатели

Обработка

Графит беэ обработки

Графит обработан серной кислотой в оды по иэобретенню

0,12

60,0

50 100

0,009 0,01

4,5 5,0

200 300 350

0,03 0 05 0,06

15,0 25,0 30,0

0,03

25,0

1800

6,8 7,5

30,0 62,5 90,0

30,0

9000

230

30 30

180 60

2400

22 19 16

25

Отсутствие

Таблица 2

Способ

Параметры

Прототип

Предлагаемый

0,06

300 300

0,12 0,15 0,12

60 75 60,0

0i10

0,03

0,009

4,5

20 19 360

10,0 13,0 10,0

21

6,8

4,0

26

5,2

2,5

220 308,8 3600

65 120 230

215 6эО 23

67,6

Отсутствие

50,6 30,3 45,0

40. 40 40

Отсут- Отсут- Отсутствие ствие ствие

Отсутствие

Составитель Т.Барабаш

Редактор М.Бандура Техред А.Кравчук Корректор И,Муска

Заказ 5511/17

Тираж 828

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Расход графита, мг/л

Плотность тока, А/см

Концентрация тока, А/л

Расход электроэнергии, кВт ч/м

Продолжительность обработки, мин

ХПК, мгО/л

Содержание 2,5-ИВП, мг/л

Расход графита, мг/л

Плотность тока, Л/см

Концентрация тока, А(л

Продолжительность электрообработки, мин

Напряжение, В

Расход электроэнергии, кВт ч/и

ХПК, мг/л

Содержание 2,5-ИВП, мг/л

0,01

5,0

2,8