Способ очистки сточных вод от фенола

 

Сущность изобретения: способ очистки сточных вод от фенола включает электрокаталитическое окисление с использованием в качестве марганецсодержащего катализатора пиролюзита с высотой насыпного слоя 1,2 - 6 см и проведение процесса в течение 40 - 80 мин в поле гальванического элемента, анодом которого движется пиролюзий, а катодом - перфорированные пластины из нержавеющей стали. 2 табл.

Изобретение относится к очистке сточных вод от фенолов и может быть применено в химической, фармацевтической, коксохимической, целлюлозно-бумажной, лакокрасочной, горнодобывающей промышленности, в частности для доочистки низкоконцентрированных фенольных сточных вод.

Известен способ очистки сточных вод от различных примесей в поле гальванического элемента [1] Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод, содержащих 0,25-5,0 г/л фенола, электролизом в стеклянной ячейке типа ЯСЭ-1 с платиновыми электродами [2] Процесс ведут при комнатной температуре в течение 30 мин при плотности тока 2,5 А/дм² с использованием каталитической добавки обводненной двуокиси марганца MnO₂n х H₂O в количестве 40,0 г/л и электропроводных добавок сульфата и хлорида натрия в количестве 2,0 г/л. При исходной концентрации фенола 250,0 мг/л степень очистки достигает 63,0% при остаточной концентрации 40,9 мг/л.

Недостатки известного способа недостаточная степень очистки сточных вод от окисляемых веществ, а также расход электроэнергии, использование в качестве электродов дорогостоящего материала платины, значительные временные затраты на приготовление катализатора обводненной двуокиси марганца MnO₂n х H₂O (несколько суток).

Цель изобретения повышение степени очистки сточных вод от фенола.

Сущность изобретения заключается в том, что процесс очистки сточных вод, содержащих фенол, осуществляется с использованием в качестве марганецсодержащего катализатора пиролюзита, являющегося анодом, а катодом служат перфорированные пластины из нержавеющей стали. Фенольную сточную воду восходящим потоком пропускают через два последовательно соединенных стеклянных реактора, в которых загружен секционно уложенный марганецсодержащий катализатор окисления пиролюзит. Отдельные секции загрузки представляют собой электрохимические ячейки, в которых насыпным анодом является пиролюзит, разделенный катодами перфорированными стальными пластинами. При прохождении фенольной сточной воды через слой загрузки в реакторе возникает цепь последовательно соединенных гальванических элементов, количество которых равно числу насыпных анодов. Напряжение разомкнутой цепи гальванических элементов составляет 0,6-0,7 В. В этих условиях процесс электрокаталитической очистки сточных вод от фенола идет до образования диоксида углерода и воды. Электрокаталитическая обработка сточной воды, содержащей фенол в количестве 4-200 мг/л, в поле гальванического элемента реактора с секционной загрузкой анода катализатора пиролюзита, разделенного катодами пластинами из нержавеющей стали, позволяет в течение 1,0-1,5 ч снизить содержание фенола в воде до 0,001 мг/л, т.е. до предельно допустимой концентрации (ПДК). Время контакта сточной воды с загрузкой 1 реактора 40 мин. Высота слоя насыпного анода (1 электрохимической ячейки) 6 см. Температура протекания процесса 20±5^оС. В качестве анода катализатора используется пиролюзит ТУ 14-19-157-48, размер гранул 1-2 мм, в качестве катода пластины из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Имитатором фенолсодержащей сточной воды служит дистиллированная вода с концентрацией фенола 4, 10, 200 мг/л и электропроводной добавкой хлорида натрия в количестве 0,5 г/л.

П р и м е р 1. Для определения оптимальной высоты слоя загрузки пропускали фенольную воду, содержащую 4 мг/л фенола, через три реактора, в которых насыпной объем загрузки был одинаковым и равным 45 мл. В первом реакторе загрузка была разделена стальными катодами на 5 равных слоев, высота 1-го слоя загрузки составила 1,2 см, число два равных слоя, число катодов равно трем, высота 1 слоя составила 3 см; в третьем реакторе высота слоя равна 6 см, число катодов равно двум. Степень обесфеноливания сточной воды в реакторах при времени контакта 15 мин приведена в табл.1.

П р и м е р 2. Сточную воду, содержащую фенол в количестве 200 мг/л и электропроводную добавку NaCl в количестве 0,5 г/л, восходящим потоком пропускают через реактор в течение 40 мин. Концентрация фенола снижается до 10-20 мг/л. После прохода через второй реактор в течение того же времени содержание фенола снижается до 4-5 мг/л. Степень обесфеноливания составляет 75-80% Содержание фенола контролировали спектрометрически на спектрофотометре СФ-46 в ультрафиолетовой области (210, 270). Затем низкоконцентрированную сточную воду, содержащую 4 мг/л фенола и электропроводную добавку 0,5 г/л NaCl, пропускали восходящим потоком через два последовательно соединенных реактора. Содержание фенола в очищенной воде контролировали в видимой области с пирамидоном при 455 и 540 нм. Результаты анализа очищенной воды приведены в табл.2.

Как видно из представленных данных, при времени контакта 40 мин содержание фенола в очищенной воде снижается до 0,16 мг/л, что удовлетворяет требованиям по использованию очищенной воды в оборотном водоснабжении. При времени контакта 80-90 мин содержание фенола снижается до 0,001 мг/л, что не превышает предельно допустимую концентрацию фенола в воде. Таким образом, предлагаемый способ позволяет достигнуть 99,97%-ной степени очистки сточной воды от фенола. Электрокаталитическое окисление фенола в сточной воде происходит без привлечения электроэнергии извне. Способ может быть применен для доочистки низкоконцентрированных фенольных сточных вод.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФЕНОЛА, включающий электрокаталитическое окисление с использованием марганецсодержащего катализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве марганецсодержащего катализатора используют пиролюзит с высотой насыпного слоя 1,2 6,0 см и процесс проводят в течение 40 80 мин в поле гальванического элемента, анодом которого является пиролюзит, а катодом перфорированные пластины из нержавеющей стали.

РИСУНКИ

Рисунок 1