Способ очистки воды от нитратов и нитритов

 

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод от нитратов и нитритов. Технический результат заключается в возможности использования для очистки дешевых металлов, а также в том, что в результате очистки не образуются концентраты, требующие дополнительной обработки и утилизации. Способ очистки воды от нитратов и нитритов включает введение в воду восстановителя с последующим восстановлением нитратов и нитритов на катализаторе, при этом в качестве восстановителя используют ионы двухвалентного железа, а в качестве катализатора - сульфоуголь СК-1. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод, в частности, от нитратов и нитритов без образования концентратов, требующих дополнительной обработки и утилизации.

Известен электрохимический способ очистки воды от нитритов, заключающийся в пропускании воды через электролизер, где она имеет контакт с катодом, имеющим большую поверхность. В качестве материала катода используют медь, железо, цинк и другие металлы, а в качестве анода - графит [1].

Известен каталитический способ очистки воды от нитратов и нитритов, заключающийся во введении в загрязненную воду водорода, являющегося восстановителем, с последующим восстановлением нитритов и нитратов на катализаторе, состоящем из пористого носителя, пропитанного металлическими компонентами (палладий, родий, металлы группы меди) [2].

Известен способ очистки воды от нитратов и нитритов, являющийся наиболее близким к предлагаемому способу и принятый в качестве прототипа, совмещающий электрохимический и каталитический способы очистки, заключающийся во введении воды, содержащей нитраты и нитриты, в катодное пространство электролизера, где образуются водород, аммиак и промежуточные оксиды азота в результате катодного восстановления воды, нитратов и нитритов, после чего вода подается на катализатор, где происходят реакции окисления-восстановления с образованием молекулярного азота и воды [3].

Недостатком известных способов является использование в качестве катализатора дорогостоящих металлов, что не позволяет подвергать очистке большие объемы воды для нужд централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Другими недостатками способов электрохимического восстановления является невозможность удаления нитратов и образование аммиака и оксидов азота.

Технический результат от использования предлагаемого способа очистки воды от нитратов и нитритов заключается в возможности использования для очистки дешевых металлов, что в конечном счете обеспечивает повышение производительности установки, использующей данный способ очистки, а также в том, что в результате очистки не образуются концентраты, требующие дополнительной обработки и утилизации.

Указанный технический результат достигается введением в воду восстановителя, в качестве которого используют ионы двухвалентного железа, с последующим восстановлением на катализаторе, в качестве которого используют сульфоуголь СК-1 (сульфоуголь модифицированный, который является сульфокислотным, т. е. сильнокислотным катионитом). Введение в воду восстановителя производят путем подачи воды в анодное пространство электролизера, электроды которого выполнены из железа или углеродистой стали.

Способ очистки воды от нитратов и нитритов осуществляют следующим образом. В воду вводят восстановитель, например, в виде сульфата железа, являющегося традиционным реагентом в процессах водоподготовки и использующийся в качестве коагулянта, в количестве, соответствующем уровню загрязнения воды нитратами и нитритами и достаточном для их восстановления. Восстановитель в виде ионов или других форм двухвалентного железа, например гидроксидов, может быть также получен в процессе коррозии железосодержащих отходов: металлической стружки, обрезков жести, консервных банок, окалины. После этого воду подают на катализатор, где нитриты и нитраты восстанавливаются до молекулярного азота, а ионы двухвалентного железа окисляются до ионов трехвалентного железа и прочно удерживаются за счет адсорбции материалом катализатора. В качестве катализатора используют сульфоуголь СК-1. Катализатор на основе сульфоугля СК-1 образуется в результате ионного обмена и сорбции ионов двухвалентного железа катионитом - сульфоуглем СК-1, после чего этот материал выполняет функции редокс-полимера.

Каталитическая очистка воды от нитритов и нитратов при использовании предлагаемого способа может быть совмещена с электрохимической. Для этого вода подается в анодное пространство электролизера, электроды которого выполнены из железа или углеродистой стали. Анодное и катодное пространство электролизера разделяют мембраной (пористой диафрагмой, пористой мембраной, ионитовой мембраной). В анодном пространстве электролизера происходит растворение железа с образованием ионов двухвалентного железа. Электрохимическое растворение железа сопровождается его химическим растворением вследствие закисления анолита, что приводит к повышению содержания ионов двухвалентного железа в растворе так, что выход по току превышает 100% (получение восстановителя частично происходит за счет анодного растворения - макротоком, частично за счет коррозии - микротоком). После этого вода подается на катализатор. Режим фильтрации через адсорбент-катализатор с линейной скоростью движения воды от 1 до 10 м/час при высоте слоя адсорбента-катализатора от 0,5 до 1,5 м обеспечивает практически полное удаление нитритов и нитратов из подземной воды.

Литература 1. Патент ФРГ N 3338181, кл. C 02 F 1/461, 1990.

2. Патент ФРГ N 3830850, кл. C 02 F 1/70, 1990.

3. Патент ФРГ N 3933206, кл. C 02 F 1/46, 1990.

Формула изобретения

1. Способ очистки воды от нитратов и нитритов, включающий введение в воду восстановителя с последующим восстановлением нитратов и нитритов на катализаторе, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют ионы двухвалентного железа, а в качестве катализатора - сульфоуголь СК-1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что введение в воду восстановителя производят путем подачи воды в анодное пространство электролизера, электроды которого выполнены из железа или углеродистой стали.