Способ очистки сточных вод от кислотных красителей

 

Использование: очистка сточных вод на красильных предприятиях. Сущность изобретения: экстракция 0,2 - 0,25 М растворами смеси технических первичных алифатических аминов общей формулы СНз- (СН2)т - СН(МН2НСН2)п-СНз. где m + n 8 - -16, при рН 5 - 6 и соотношении объемов водной и органической фаз(5-25): 1.1 з.п.флы, 8 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((э) (и) (я)ю С 02 F 1/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4792871/26 (22) 05.12.89 (46) 07.07.92. Бюл ЛФ25 (71) Институт неорганйческой и физической химии АН АэССР (72) P.À.Àëåêïåðîâ, P.Ñ.Ñàäûõ-заде, Ф;И.Шекилиев, Э.Ф.Теймуров, Г.Н,Мусаев и 3,А.Ахундова (53) 663.632.97 (088.8)

: (56) Авторское свидетельства СССР

f4 1353740, кл. С 02 F 1/28, 1985.

Патент Японии

: ЬЬ 57-6398, кл. С 02 F 1/26, 1982, Изобретение относится к способам очистки сточных вод от красителей экстракцией и может быть применено на красильных предприятиях для извлечения кислотных красителей.

Известен способ очистки сточных вод от кислотных красителей сорбцией на карбонизированных бентонитовых и палыгорскитовых глинах. Согласно этому способу очистку сточных вод от красителей осуществляют сорбцией на карбонизированных при

450 — 550 С палыгорскитовых и бентонитовых глинах, отработанных в процессе очистки нефтепродуктов. Степень очистки сточных вод от красителей этим способом достигает 90 .

Недостатками способа являются низкая степень очистки и необходимость высокотемпературной обработки адсорбентов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от анионных красителей, содержащих сульфогруппы, путем экстракции раствора-. ми третичных аминов в толуоле при рН 2.

При концентрации красителей в сточных во(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ

КИСЛОТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ (57) Использование: очистка сточных вод на красильных предприятиях. Сущность изобретения; экстракция 0,2 — 0,25 M растворами смеси технических первичных алифатических аминов общей формулы СНз(СНг)а - СН(МНУ)-(СН2)п-.СНз, где m + и = 8—

-16, при рН 5 — 6 и соотношении обьемов водной и органической фаз(5- 25):1. 1 з.п.флы, 8 табл. дах 9800 мг(л, соотношение сточные воды:амин:толуол берут 100:7;28. Способ обеспечивает уменьшение цветности на

99 . Экстрагент регенерируют обработкой

20,(,-ным раствором гидроксида натрия при соотношении водной и органической фаз

1:5.Потери экетрагента в одном цикле экстракция - реэкстракция составляют 0,1 . Недостатками известного способа являются расход минеральной кислоты необходимой для предварительного подкисления сточных вод, а также сравнительно высокий расход гидроксида натрия для регенерации экстрагента.

Цель изобретения — сохранение высокой степени очистки сточных вод без предварительного их подкисления, а также снижение расхода реэкстрагента для регенерации используемого экстрагента.

Для осуществления способа в качестве экстрагента кислотных красителей из сточных вод используют 0,2 — 0.25 М растворы

АНПО (амины нитропарафинового основания) в органических растворителях — продукт химического комбината, 1745684 представляющий собой смесь технических алифатических первичных (частично вторичных) аминов с общей формулой

СН3 (СН2)а СН (СН21 1 СН3{АНПО) ) 2 где m+ n = 8 — 16, средняя мол. м. 185, б4 zo„

0,93. В качестве органических растворителей используют керосин, гексан, гептан, октан и другие неполярные органические. растворители (преимущественно керосин}.

Извлечение красителей из сточных вод осуществляют следующим образом. Сточные воды с содержанием красителей 0,8—

1,2 г/л без изменения их среды (рН 5 — 6) контактируют встряхиванием механическим путем или с помощью сжатого воздуха (барботированием) в течение 10 мин с 0,2—

0,25 M раствором АНПО в органическом растворителе при соотношении объемов водной и органической фаз (5 — 25):1, при этом сточные воды обесцвечиваются, а органическая фаза приобретает интенсивную темную окраску. После расслаивзния фаз водный слой, очищенный от красителей, сбрасывают в канализационную сеть, а иэ органической фазы красители реэкстрагируют 30-минутным перемешиванием с

0,4,(,-ным (0,1 М) раствором гидроксида натрия при соотношении объемов водной и органической фаэ 1:5. При этом красители почти количественно реэкстрагируются, а экстрагент полностью регенерируется и может быть использовано многократно.

Очищают сточные воды камвольно-суконного комбината, концентрация красителей в которых колеблется в пределах 0,8—

1,2 гlл (все красители кислотные). имеющие рН 5- 6. В состав сточных вод входит смесь следующих красителей: прямой черный С, активный прямой светло-желтый, хром черный, прямой желтый, прямой коричневый и другие. Концентрацию красителей в исследуемых объектах определяют известными методами. Для достижения равновесия в системе достаточно 10-минутного контактирования фаз. Степень извлечения не зависит от способа перемешивания (механическим встряхиванием или барботированием).

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод 0,2 M раствором

АНПО в керосине от времени контактирования фаз при С р . = 0,8 г/л; Vs. Vo = 4:1 представлена в табл.1.

Изучение зависимости степени извлечения от рН среды водного раствора пока. зало, что экстрзкция красителей из сточных

Для извлечения красителей иэ сточных

30 вод принят интервал концентраций АНПО

0,2 — 0,25 М, Изучение влияния различных органических растворителей на экстракцию красителей из сточных вод показало, что, хотя

35 наилучшие результаты достигаются при использовании в качестве разбавитепя керосина, применение других непопярных органических растворителей лишь в незначительной степени понижзет степень извле40 чения и при необходимости их можно испольэовать в качестве разбавителей.

Результаты изучения экстракции кислотных красителей из сточных вод 0,2 М растворами НАПО в органических раствори45 телях при C„so. - 1,2 г/и: Vs .×o = 4:1:

t mom - 10 мин представлены в табл.4.

Изучение экстракции индивидуальных красителей показало, что степень их извлечения растворами АНПО незначительно

50 варьирует в пределах 1,5 .

Зависимость экстракции от соотношения объемов водной и органической фаз покаэыает, что увеличение соотношения Vs. Vo до 25:1 снижает степень извлечения только на 0,8$. Дальнейшее увеличение соотношения объемов фаз приводит к понижению степени извлечения и при соотношении

Vs .Vo - 100:1 степень извлечения не превы55 вод начинается при рН 2.7, достигает максимума при рН 4,8- 6,3 (99,0Q), с дальнейшим повышением щелочности среды степень извлечения падает и из среды с рН 12,5

5 экстракция практически не идет.

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод 0,2 M раствором

АНПО в керосине от рН среды при Скрас =

0,8г/л; VB Vo=4:1 гко -10мин представ10 лена в табл.2.

Исходя из полученных результатов, в дальнейшем все исследования проводят без изменения среды сточных вод, т.е. при рН5-6.

15 Изучение зависимости степени извлечения красителей из сточных вод от концентрации АНПО в органических растворителях показало, что максимальная экстракция наблюдается при. извлечении растворами АН20 ПО с концентрацией 0,2 M и выше.

Увеличение концентрации АНПО в растворе выше 0,2 M не оказывает влияния на степень извлечения.

Зависимость степени извлечения кра25 сителей из сточных. вод от концентрации

АНПО в керосине.при Скврс. 08 г/л. Ys. Vo

-4.1; ткнем -10мин представлена в табл.3.

1745684 шает 67,5 . Полученные результаты указывают на значительную экстракционную емкость экстрагента, Исходя из полученных результатов (концентрации красителей в органической фазе при соотношении объемов 5 водной и органической фаэ 100:1) вычислено, что 1 г АНПО насыщается 1,48 г красителей.

Результаты изучения экстракции индивидуальных красителей 0,2 М растворами 10

АНПО в керосине при Саврас. = 0,001 г/л;

Vs .Vp = 2:1; акант - 10 мин представлены в табл.5, При допустимой концентрации красителей в сточных водах 25 мг/мл для очистки 15 сточных вод однократной экстракцией до концентраций красителей, позволяющих сбрасывать сточные воды в общую канализационную сеть, можно использовать 0,2—

0,25 M растворы АНПО в органическом рас- 20 творителе при соотношении объемов водной и,органической фаз от 1:1 до 25:1. Так как технологически более выгодно проводить экстракцию при больших соотношениях обьемов фаэ; то. наиболее приемлем 25 интервал соотношений объемов водной и органической фаз от 5:1 до 25:1, При этом . степень извлечения кислотных красителей находится в пределах 98,1 — 99,0%, При исходной концентрации красителей в сточ- 30 ных водах камвольно-суконного комбината

О,& — 1,2 г/л после проведения экстракции остаточная концентрация красителей в сточных водах лежит в пределах 8;0 — 22,8 мг/л (или 0,008 — 0,0228 г/л), что ниже пре- 35 дельно допустимой концентрации красителей в сточных водах. При более высоких соотношениях объемов водной и органической фаэ. остаточная концентрация красителей в сточных водах оказывается выше 40 допустимой.

Зависимость степени извлечения красителей иэ сточных вод 0,2 М раствором

АНПО в керосине от соотношения объемов водной и органической фаз при Сарае = 0,8 г/л; т« т 10 мин представлен в табл.6.

Из приведенных данных видно, что наиболее эффективно экстракция протекает при соотношениях объемов водной и органической фаз (5 — 25):1. 50

Для регенерации экстрагента проводят реэкстракцию красителей из органической фазы. Результаты показывают, что наилучшие данные получаются при использовании растворов гидроксида натрия с концентра- 55 цией E 0,4 ((или > 0;1 М} при 30-минутном контактировании фаз. При этом соотношение объемов водной и органической фаз может доходить до 1:5 и реэкстрация протекает почти количественно.

Реэкстракция красителей из органической фазы растворами гидроксида натрия при концентрации красителей в органической фазе 19,025 г/л и времени кантактирования фаэ 30 мин представлена в табл,7.

B. результате реэкстрации органическая фаза полностью регенерируется и раствор

АНПО в органическом растворителе можно использовать многократно.

Зависимость степени извлечения красителей из сточных вод 0,2 М раствором

АНПО в керосине от кратности использования экстрагента при Сказе - 1,2 гл; Vв. Чь =

=10:1; т«gg = 10 мин представлена в табл.8, В результате десятикратного использования экстрагента его экстрагирующая способность снижается на 1,37ь.

Следовательно, для получения стабильных результатов экстракции необходимо после каждого цикла экстракция — реэкстракция обновлять около 0,137ь экстрагента.

При проведении экстракционной очистки сточных вод от кислотных красителей 0,2 — 0,25 М растворами АНПО в органических растворителях концентрация красителей в реэкстракте повышается в 125 раз (при

V8,×p = 25:1 при экстра кции и Чв Чо 1:5 при . реэкстракции) по сравнению с их исходной концентрацией в сточных водах, При этом на очистку в указанных условиях 1 м сточных вод расходуется 32 r гидроксида натрия и 52 г экстрагента. Определение степени обесцвечивания сточных вод в результате экстракционной очистки показало, что степень извлечения красителей практически соответствует степени обесцвечивания.

Пример 1. К 50 мл сточных вод с концентрацией красителей 0,8 r/ë приливают 10 мл 0,2 M раствора АНПО в керосине и систему перемешивают 10 мин. После расслаивания фаз в водной фазе найдено 0,008 г/л красителей, что соответствует 99,0 извлечения. Из органической фазы реэкстрагируют красители .30-минутным контактироаанием с 5 мл 0,4 -ного раствора гидроксида натрия. 8 реэкстракте найдено 7,91 г/л красителей, что. соответствует

99,97 реэкстракции.

Пример 2. К 100 м. сточных вод с концентрацией красителей 0,8 r/ë приливают 10 мл 0,2 М раствора АНПО в керосине и перемешивают фазы 10 мин. После расслаивания в водной фазе найдено 0,010 г/л красителей. что соответствует 98.8 извлечения. Из органической фазы реэкстрагиру1745684 ют красители 30-минутным контактированием с 2 мл 0,4 (,-ного раствора гидроксида натрия, В реэкстракте найдено 39,5 г/л красителей, что соответствует 99,9 реэкстракции. 5

П р и ме р3. К500мл сточных водс концентрацией красителей 1,2 г/л приливают 20 мл 0,25 M раствора АНПО в керосине и перемешивают фазы 10 мин. После расслаивания в водной фазе найдено 0,023 г/л 10 красителей, что соответствует 98,1 извлечения. После реэкстракции 30-минутным перемешиванием с 0,4 -ным раствором гидроксида в объеме 4 мл в реэкстракте найдено 147,1 г/л красителей, что соответ- 15 ствует 99,9 реэкстракции, Пример 4, К 1 л сточных вод с концентрацией красителей 1,15 г/л приливают 40 мл 0.25 М раствора АНПО в керосине и перемешивают фазы 10 мин, после 20 расслаивания в водной фазе найдено 0,022 г/л красителей, что соответствует 98,1 излечения. После реэкстракции 30-минутным перемешиванием с 8 мл 0,4 -наго раствора гидроксида натрия в реэкстракте найдено 25

140,9 гlл красителей, что соответствует

99,9$ реэкстракции. Экстрагент повторно используют для очистки 1 л сточных вод с той же концентрацией красителей. В водной фазе найдено 0,023 г/л красителей, что 30 соответствует 98,0 извлечения.

Таким образом, преимуществом предлагаемого способа является его упрощение при сохранении высокой степени извлечения красителей и обесцвечивания сточных 35 вод (98,1 - 99,0®, что достигается проведением экстракции без изменения рН среды и других характеристик сточных вод. В каче-стве экстракционного реагента используется достуйный промышленный продукт — 40

АНПО. В качестве органических растворителей используют керосин и другие доступные и менее огнеопасные соединения, чем толуол. Необходимы значительно меньшие концентрации гидроксида натрия для проведения реэкстракции (0,4)-ные растворы в сравнении с 20 -ным раствором гидроксида натрия. в известном. способе).

В пределах существующих концентраций красителей в сточных водах камвольносуконного комбината (0,8 — 1,2 г/л) высокая экстракционная емкость экстрагента позволяет проводить извлечение красителей при больших соотношениях объемов водной и органической фаз (до 25:1), что является существенным технологическим преимуществом способа. Способ не требует большого расход реагентов: расходуется главным об-. разом небольшое количество едкого натра.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от кислотных красителей экстракцией растворами аминов в инертном органическом растворителе с последующей регенерацией экстрагента, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохранении высо-. кой степени очистки, экстракцию осуществляют 0,2 — 0 25 M растворами смеси технических первичных алифатических аминов общей формулы

СН3 (("Я п- СО-(Сн )„- СК АНПО)

NHg где m+ и =8-16, при рН 5 — 6 и соотношении объемов водной и органической фаз (5 — 25);1.

2. Способ поп.1, от ли чаю щ и йс я тем, что регенерацию экстрагента осуществляют реэкстракцией 0,40 -ным раствором гидроксида натрия.

1745684

Таблица1

Таблица2

Экстракция, g рН

Водная фаза

0,600

1,33

2,7

0,800

25,0

3,2

2,15

0,520

1,120

35,0

3,5

2,736

23.90

85,5

0,116

2,992

0,052

4,3

93,5

57,54

4,8

99,0

396,0

3,168

0,008

99,0

0,008.

396,0

3,168

5,5

0,008

6,3

3,168

396.0

99,0

7,1

0,025

124.0

96,0

3,100

0,140

2,640

17,7

7,9

7.43

65,0

0.280

2,080

8,8

3,27

44,5

0,444

1,424

9,7

1,33

25,0

0,800

0,600

11.0

6.3

0,200

0,750.

027

12,5

Равновесная концентрация красителей в азак r л

Органическая аза

Коэффициент распределения

1745684

ТаблицэЗ

Тэблица4

17 5684

Таблица5

Таблицаб

Продолжение табл,6 IT45684

Таблиица7

1745684

17

Таблица8

Составитель P.Ñàäûõ-заде

Техред M.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.йцола.

Заказ 2361 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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