Способ переработки сточных вод, содержащих диметилацетамид и изобутиловый спирт

 

Изобретение относится к переработке промышленных сточных вод по комплексной безотходной технологии путем адсорбции, экстракции и может быть использовано в производстве синтетических волокон для переработки сточных вод, содержащих диметилацетамид /ДМАА/ и изобутиловый спирт /ИБС/. Целью изобретения является повышение степени очистки воды с одновременной утилизацией очищенной воды, ДМАА и ИБС при упрощении процесса. Для осуществления способа сточную воду отрабатывают активным углем, поглощенные вещества экстрагируют из отработанного угля двумя порциями хлороформа, при этом первую порцию экстракта рециркулируют через уголь до извлечения 90-94 мас.% поглощенного количества веществ, подвергают разгонке на ИБС, ДМАА, хлороформ, отогнанный хлороформ и используют в следующем цикле во второй порции, а вторую порцию в первом цикле используют в следующем цикле регенерации в качестве первой, активный уголь обрабатывают водяным паром, из полученного конденсата выделяют органическую фазу, которую присоединяют к отогнанному хлороформу, а водную фазу фильтруют через слой активного угля дополнительной колонны. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

ССЮЭ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОсудАРстВенный НОмитет

flo иэОБРе %ниям и ОткРцтияы

ПРИ ГКНТ Сса

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (51)5 С 02 F 1/28 (21) 4364193/31-26 (22) 30. 10. 87 (46) 15.10.90. Бюл. Ф 38 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думапского АН УССР (72) Т.И, Левченко, P.Ï. Канавец, Л.А. Савчина, В.И. Кофанов, Л.Н.Гора, A.M. Когановский, Н.A. Клименко, Р.Л. Канинская, M.È. Киевский, В.А. Буллан и В.Н. Чамаев (13) 663.631.82 (088.8) (56) Витрин С.И., Иванов И.Г., Бородина Н.В. Исследование процессов аммонификации и нитрификации при биохимической очистке сточных вод, содержащих диметилацетамид. — Сб. Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод. Л.: 1981, с.8692. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ДИИЕТИЛАЦЕТАИИД И ИЗОБУТИЛОВЫЙ СПИРТ (57) Изобретение относится к переработке промышленных сточных вод по комплексной безотходной технологии путем адсорбции, экстракции и может быть .использовано в производстве синтетиИзобретение относится к переработ.ке промьипленных сточных вод адсорбцией и экстракцией и.может быть использовано в производстве синтетичес-. ких волокон для переработки сточных вод образующихся при промывке волоУ

>б кон и содержацих диметилацетамид (ДИАА) и изобутиловый спирт (ИБС).

2 ческих волокон для переработки сточ— ных вод, содержащих диметилацетамид (ДИЛЛ) и изобутиловый спирт (ИБС).

Целью изобретения является повышение степени очистки воды с одновременной утилизацией очищенной воды, ДМАА и

ИБС при упрощении процесса. Для осуцествления способа сточную воду отрабатывают активным углем, поглощенные вецества экстрагируют из отработанного угля двумя порциями хлороформа,при этом первую порцию экстракта рециркулируют через уголь до извлечения

90-94 мас.7 поглоценного количества веществ, подвергают разгонке на ИБС, ДИЛЛ, хлороформ, отогнанный хлороформ используют в следующем цикле во второй порции, а вторую порцию в первом цикле используют в следующем цикле регенерации в качестве первой, активный уголь обрабатывают водяным паром, из полученного конденсата выделяют органическую фазу, которую присоединяют к отогнанному хлороформу, а водную фазу фильтруют через слой активного угля дополнительной колонны. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Цель изобретения — повышение степени очистки сточных вод с одновременной утилизацией извлеченных веществ - gMAA ИБС и очищенной воды при упрощении процесса переработки.

Для осуществления способа сточную воду обрабатывают активным углем и затем используют в производстве на

1599312 стадии промывки волокна, поглощенные вещества экстрагируют из отработанио го угля двумя порциями хлороформа, при этом первую порцию экстракта, по- лученную рециркуляцией через уголь до извлечения 90-94 мас.Х поглощенного количества веществ, подвергают разгонке на изобутиловый спирт, диметилацетамид и хлороформ, вторую порцию экст- 1р ракта используют в качестве первой порции в следующем цикле регенерации, активный уголь после экстракции обрабатывают водяным паром, из полученного конденсата выделяют органический слой, который, присоединяют к отогнанному хлороформу, а водную часть конденсата фильтруют через слой активногс угля дополнительной колонны для извлечения растворенного хлороформа. 20 Обработку угля водяным, паром ведут при 130-150 С и интенсивности подачи пара 0,3-0,6 кг/м - с.

Неограниченно растворимый в воде

ДМАА адсорбируется активным углем с достаточно высокой избирательностью.

Предельная адсорбционная емкость активного угля иэ смеси ДМАА и ИБС (2 5:1), соответствующей содержанию этих веществ в сточной воде производ- 30 ства волокна, составляет для ДМАА

1,55 ммоль/г (134,5 мг/г, 13 мас.%), для ИБС 0,9 ммоль/г (66,6 мг/г, 6,7 мас.Х).

Применение хлороформа в качестве экстрагента обеспечивает практически полное (95-96 мас.%) извлечение компонентов из воды.

Достоинство хлороформа как элюента

ДМАА и ИБС состоит еще и в том, что .при отгонке хлороформа из экстракта

" в отгон практически не переходят извлеченные вещества (содержание ДМАА

0,01Х, ИБС до О, 1X), а также в том, что ни диметилацетамид, ни изобутиловый спирт из растворов s хлороформе углем не адсорбируются (в широком интервале концентраций), что обеспечивает воэможность повторного использования отогнанного хлороформа, а также рециркуляции одной и той же порции хлороформа через угольную колонку с целью максимальной экстракции ДМАА и ИБС.

Кроме того, хлороформ как элюент для создания практически безотходной технологии переработки сточных вод от . ДМАА и ИБС имеет существенные преимущества перед другими органическими растворителями. Из водного конденсата, образующегося в процессе обработки угля, насыщенного хлороформом, водя-, ным паромхлороформ легко отделяют благодаря четкому разделению Aas и повторно используют.

Растворенный в водной фазе конденсата хлороформ поглощают активным углем в дополнительной колонне, откуда его отгоняют. Поглощение хлороформа активным углем из водного конденсата позволяет утилизировать весь хлороформ и использовать очищенный конденсат в производстве, чем достигается безотходность технологии.

Способ реализуется следующим образом.

Сточные воды, содержащие ДМАА (836850 мг/л) и.ИБС (286-300 мг/л), подают в блок адсорберов, состоящий из двух аппаратов, заполненных активным углем, работающих последовательно, из которых первый по ходу воды аппарат работает до насыщения, а второй — до проскока в фильтрат ДМАА и ИБС. Процесс ведут до проскока в фильтрат

0,4 мг/л ДМАА и 1 мг/л ИБС, что соответствует величине ПДК этих веществ.

1 кг активного угля в колоннах очищает 80,4-90,0 л сточной воды. Степень очистки воды составляет 99,9Х.

После проскока ДМАА и ИБС первый по ходу воды адсорбер отключают íà регенерацию, второй адсорбер ставят первым по ходу воды и подключают к нему адсорбер со свежим углем (резервный).

Для регенерации адсорбента хлороформ подают в адсорбер с отработанным углем и фильтруют через слой угля со скоростью 1 м /м ч. Общий объем хлороформа для регенерации составляет 2 м на 1 м загрузки угля в колонне. Эта величина минимально необходима для извлечения ДМАА и ИБС.

Хлороформ с десорбированными веществами собирают двумя порциями. Первую порцию хлороформа рециркулируют через колонну до извлечения 90-94 мас.Х адсорбированных количеств ДМАА и ИБС и направляют в перегонный куб, где отгоняют хлороформ при 58+2 С. Содержание ДМАА в отогнанном хлороформе составляет 0,002-0,005Х, а ИБС 0,1-.

0,14Х и его используют в следующем цикле в качестве второй порции.

Вторую порцию хлороформа в первом, 1 цикле пропускают через активный. уголь в колонне, содержащий 6-10 мас.Х ДМАА

159931 и ИБС, с той же скоростью, и после фильтрования через активный уголь собирают и используют в следующем цикле в качестве первой порции экстрагента, Для извлечения хлороформа из активного угля через слой угля пропускают водяной пар с температурой 130150 С и интенсивностью подачи 0,45 +О, 15 кг/м с в количестве 6,6 кг/кг угля (5X от объема очищенной воды).

После извлечения. хлороформа паром адсорбционную колонну включают в повторный цикл и через активный уголь вновь фильтруют сточную воду. t5

Конденсат водяного пара собирают в разделителе фаз, из которого хлороформ перекачивают в сборник-дозатор хлороформа, а конденсат направляют в дополнительную адсорбционную колон- 20 ну для извлечения из него растворенного хлороформа (5-7,3 г/л). Емкость угля по хлороформу составляет 18 мас.X

Очищенный от хлороформа конденсат присоединяют к воде, используемой в 25 производстве.

Кубовый остаток иэ перегонного куба направляют на вакуум-разгонку, откуда в результате вакуум-разгонки хлороформ и ИБС поступают в отдель- 30 ные приемники, а ДМАА, остающийся в нижней части аппарата, собирают отдельно. В результате вакуумной разгонки получают 120-125 г хлороформа на 1 кг угля, 33-34 г ИБС на 1 кг угля.

II р и м е р. Сточную воду, содержащую 836 мг/л ДМАА и 286,4 мг/л ИБС, фильтруют последовательно через две вертикальные колонны, заполненные ак- 4п тивным углем АГ-3, со скоростью

3 м /м ч. Высота слоя угля в каждой колонне 76 см, масса угля и объем загрузки в каждой колонне равны соот- . ветственно 129 r и 263, l см .

До проскока ДМАА и ИБС (равного

ПДК) через активный уголь фильтруют l7 л сточной воды. За время работы активным углем в первой колонне пог- 50 лоцено 10427 мг ДМАА и 4676 мг ИБС.

Первую колонну отключают на регенерацию, при осуществлении которой через отработанный уголь пропускают последовательно две порции хлороформа 55 по 263 мп (392 г) каждая со скоростью м /м ° ч. Первую порцию хлороформа рециркулируют через слой активного угля до извлечения 9,645 г (92,5 мас.Х) 2

ДМАА и 4,356 г (93,15 мас.Ж) ИБС, после чего ее выводят из цикла.

Оставшиеся 0,782 r (7,.5 мас.Х) ДМАА и 0,32 r (6,85 мас.й) ИБС извлекают второй свежей порцией хлороформа (1 м /м загрузки угля).

Обработку угля водяным паром проводят при 130 С, отбирают 850 мл конденсата, что соответствует 5Х от объема очищенной воды. В делительной воронке нижний слой конденсата (хлороформ) в количестве 33,5 г отделяют от верхнего слоя (раствор хлороформа в воде с концентрацией 4,51 г/л). Этот раствор пропускают со скоростью

3 м /м" ч через слой активного угля в дополнительной колонне, в которой находится 130 г активного угля АГ-З.

В воде, выходяцей иэ дополнительной колонны, хлороформ отсутствует.

Иэ первой порции отработанного раствора хлороформа отгоняют хлороформ при 58+2 С, получают 250 мл (372,5 r) хлороформа, которые используют в последующих циклах, а кубовый остаток направляют на вакуум-раэгонку. После вакуум-разгонки кубового остатка получают 15,8 г хлороформа, 4,32 г ИБС и 9,76 г ДМАА. Степень утилизации составляет: по ИБС 92,47, по ДМАА

93,67.

Для достижения максимальной степени извлечения с угля адсорбиропанных

ДМАА и ИБС минимальным количеством экстрагента необходима многократная рециркуляция хлороформа через отработанный активный уголь. Так, приведенные в табл ° 1 данные показывают, что степень извлечения ДМАА и ИБС, равная 90-93Х достигается в результате 3-4-кратной рециркуляции через уголь первой порции хлороформа.

Такой режим экстракции адсорбированных веществ обеспечивает максимальную степень использования экстрагента и утилизации извлекаемых веществ при переработке сточной воды. Уменьшение степени извлечения ДМАА и ИГ>С хлороформом ниже 90Е приводит к снижению эффективности процесса экстракции.

В табл. 2 приведены результаты многоцикловой работы установки по предлагаемой технологии.

Параметры проведения процесса: масса угля 129 г; концентрация диметилацетамида и иэобутанола 836-850 и

28о-3О0 мг/л соответственно; скорость фильтрования 3 мз/м ч; объем хлоро1599312,форма для регенерации 2 м !N ки угля; многократная рециркуляция первой порции хлороформа (1 м /м угля) через активный уголь до извлечения 90Х адсорбированных ДМАА и ИБС;

5 температура пара для отгонки хлороформа 140 С; расход пара на регенерацию угля .от хлороформа б,б кг/кг угля (57 от объема очищенной воды); интен- 10 сивность подачи пара 0,4 кг/м с.

Из данных, представленных в табл.2, видно, что емкость угля в процессе его многоцикловой работы восстанавли-!

- вается практически полностью (на 9715

1007 по отношению к величине емкости угля в первом цикле). Количество утилизированных ДМАА и ИБС по отношению к количеству поглощенных веществ составляет 92-957. !

Эффективность способа обеспечивается при температуре водяного пара

130-150 С и при интенсивности его подачи 0,3-.0,5 кг/м2- с.

Экономически и экологически целесообразно подавать водяной пар на адсорбент с образованием конденсата до

10Х от объема очищенной воды. Однако, в предлагаемом способе режим темпера- 30 туркой обработки паром обеспечивает полное восстановление адсорбционной емкости активного угля при образовании

57 конденсата.

Уменьшение температуры водяного пара (до 120 0) при интенсивности о, подачи пара 0,5 кг/м2 с требует для восстановления емкости активного угля увеличения объема конденсата до 157 от объема очищенной воды. 40

Увеличение температуры водяного пара (1б0 С и выше) невозможно из-за разложения хлороформа.

Уменьшение интенсивности подачи пара (0,2 кг/м с) при температуре

150 С также требует для восстановления емкости угля уличения объема конденсата до 13Х, а увеличение интенсивности подачи пара (0,75 кг/м2 с) приводит к снижению содержания хлорофор- 50 ма в конденсате.и, как следствие, к получению больших объемов конденсата, требующих очистки на дополнительном адсорбционном фильтре.

Таким образом, минимальный объем конденсата при сохранении эффективности процесса извлечения иэ угля адсорбиронанного хлороформа достигается в интервале температур водяного пара

130-150 С и интенсивности его подачи на адсорбент 0,3-0„5 кг/м - с.

Предлагаемый способ обеспечивает комплексную переработку сточной воды производства синтетических волокон, в результате которой получают глубоко очищенную воду, содержащую ДИАА и ИБС на уровне ПДК (0,4 мг/л для ДМАА и

1,0 мг/л ИБС), при этом сохраняется обессоленность воды, что позволяет повторно использовать ее для промывки волокна, а извлеченные из сточной воды продукты утилизируют в виде товарных продуктов, в то время как по извесгному способу эти вещества разрушаются.

Способ обеспечивает создание безотходной технологии за счет многократного использования применяемых адсорбента — отрегенерированного активного угля и экстрагента — отогнанного хлороформа.

Достоинством способа является то, что практически полное восстановление емкости угля достигается при получении конденсата водяного пара всего до 57 от объема очищенной воды.

Формула изобретения

1. Способ переработки сточных вод, содержащих диметилацетамид и изобу,тиловый спирт, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки воды с одновременной утилизацией очищенной воды, диметилацетамида и изобутилового спирта при упрощении процесса, сточные .воды фильтруют в две ступени через активный уголь, отработанный уголь обрабатывают двумя порциями хлороформа,,причем первую порцию рецпркулируют многократно до извлечения 90-947 поглощенных веществ с последующей регенерацией хлороформа, диметилацетамида и изобутилового спирта разгонкой и использованием отогнанного хлороформа в качестве второй порции в следующем цикле, а вторую порцию хлороформа после использования в первом цикле подают в следующий цилк в качестве первой порции, активный уголь обрабатывают водяным паром, из полученного конденсата выделяют органическую фазу и присоединяют к отогнанному хлороформу, a âîär ную фазу фильтруют через активный уголь.

2. Способ по п..1, о т л и ч а ю— шийся тем, что обработку угля водяным паром ведут при температуре, 130-150 С и интенсивности подачи пара 0,3-0,6 кг/м-". с.

1599312

Та блица 1

Степень извлечения, Х

Концентрация, г/л

Количество извлеченных веществ, г

Рециркуляция

ДМАА ИБС

ДМАА ИБС

ДМАА ИБС

5,97

7,35

9,38

9,79

9,80

9,80

22,69

27,95 .35,66

37,22

37,26

37,26

61,2

72,75

90,0

94,0

94,1

94,1

10,9

12,93

15,96

16,7

16,71

16,71

2,86

3,40

4,20

4,39

4,395

4,395

57,35

70,5

90,0

94,0

94,1

94,1

Т а блица 2

Емкость угля по

Количество утилизованных продуктов

ИБС

ИБС мг/л 7. к I циклу мг/г ъ

7 K I GjHK лу

X от поглощенного

r Хотпоглощенного

Составитель Л. Ананьева

Редактор Н.Кищтулинец Техред Л.Сердюкова

Корректор JI. Бескид

Заказ 3117 Тирах 809 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина, 101

II

Ш

IV

Ч

VI

VII

VIII

IX

Х

XI

XII

121,8

119,4

12118

118,75

121,6

118, 14

120,6

121,8

119,4

118,14

120,6 . 120,0

100 33,8- 100 14,93

98 33,3 98,5 14,30

100 33, 8. 100 14, 93

97,5 33,46 99 14,14

100 33,12 98 14,45

97 33 8 100 13 99

99 33 3 98 5 14 27

100 33,46 99 14,61

98 32,8 97 14,18

97 33,46 99 14,43

99 33, 12 98 14, 73

98э5 33 ° 63 99в5 14 ° 40

92,7

94,3

92,3

92,0

91,8

91,7

93,0

92,1

94,7

94,7

93,0

4,09 93,8

3,94 91,8

4,13 94,8

3,99 92,6

3,92 91,7

3,96 90,9

4,04 94,0

4,02 93,2 .

3,93 92,8

4,1 95,0

3,87 90,6

3,99 92,0