Способ очистки фенолсодержащих вод

 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, в частности к очистке сточных вод от фенола электрохимическим окислением. Окисление фенола ведут в бездиафрагменном электролизере под давлением кислорода при катодной плотности тока 10 мА/см². В качестве анодного материала используют графит и платину. Катодным материалом является свинец. При электролизе фенолсодержащих вод окисление фенола протекает на аноде, в объеме электролита - растворенным кислородом и на катоде - перекисью водорода, образующейся при восстановлении кислорода. Технический эффект - увеличение степени очистки от фенола, снижение расхода электроэнергии. 1 табл.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, в частности к очистке сточных вод от фенола электрохимическим путем.

Известен способ очистки фенолсодержащих вод путем совместного использования анодного тока и пероксида водорода для окисления фенола в сточных водах [1] / Штыркова С.Ю., Семенова А.Д., Богдановский Г.А. Электрокаталитическое окисление фенола. // Вестник МГУ. - 1992, N 2, с. 560-562/.

Недостатком является необходимость введения в систему пероксида водорода, являющегося ценным химическим соединением.

Известен также способ очистки фенолсодержащих вод за счет окисления фенола в катодном пространстве электролизера электрогенерируемым реактивом Фентона (H₂O₂ в присутствии Fe²⁺) [2] / Sudon Masao, Kodera Takamasa, Sakai Kunio, Zhang Jing Quan, Koide Koso. Oxidation degradation of aquents fenol ulliunt with electrogeneraded Fentons reagent // World Cong. III Chem. Eng. Tokyo - 1986, с. 608-611/.

Недостатком этого способа является необходимость введения в систему катализатора и использование для окисления только катодной реакции. Кроме того, недостатком этого способа является и применение мембраны для разделения катодного и анодного пространств.

Задача изобретения - интенсификация процесса окисления фенола.

Технический результат - экономичность процесса вследствие более полного использования объема электролизера.

Технический результат достигается за счет того, что окисление ведут в бездиафрагменном электролизере под давлением кислорода при катодной плотности тока 10 мА/см², при этом обезвреживание фенола протекает на обоих электродах и в объеме раствора.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Электролиз проводится в автоклаве, изготовленном из коррозионно-устойчивого титанового сплава. На крышке автоклава закреплены вентили для впуска и выпуска газа и изолированные друг от друга электроды. В стеклянный стакан, помещенный в автоклав, наливают очищаемую от фенола воду (например, термальную), подают кислород из баллона под давлением, раствор перемешивают на магнитной мешалке. При установившемся давлении кислорода к системе подключается постоянный ток. В качестве анодного материала использовали графит и платину. Катодным материалом является свинец. В автоматическом режиме в автоклав подают насыщенную кислородом воду. Катодная плотность тока - 10 мА/см², анодная - 0,2 А/см². При электролизе фенолсодержащих вод по предлагаемому способу окисление фенола протекает на аноде, в объеме электролита растворенным кислородом и на катоде - перекисью водорода, образующейся при восстановлении кислорода.

Выбор анодной плотности тока связан с производительностью процесса. При плотности тока выше 0,2 А/см² раствор разогревается, степень очистки снижается; при плотности тока ниже 0,2 А/см² производительность электролизера низкая.

При катодной плотности выше 10 мА/см² выходы по току перекиси водорода падают и степень очистки от фенола снижается.

Пример 1. Электролиз проводили в стеклянном стакане, помещенном в автоклав. В электролизер наливали термальную воду с концентрацией по фенолу 12,4 мг/л. Катод - свинец, катодная плотность тока - 10 мА/см², анод - графит, анодная плотность тока - 0,2 А/см². Температура 25^oC, давление кислорода 1 МПа. Степень очистки 94,3%.

Очистка вод от фенола протекает за счет следующих электродных реакций: катодные: O₂ + H₂O + 2e = H₂O₂ + 2OH^- C₆H₅OH + 14H₂O₂ = 6CO₂ + 17H₂O анодные: 2H₂O - 4e = O₂ + 4H⁺ C₆H₅OH + 11H₂O - 28e = 6CO₂ + 28H⁺ В объеме электролизера фенол окисляется растворенным кислородом: C₆H₅OH + 7O₂ = 6CO₂ + 3H₂O Пример 2. Электролиз проводится по п. 1 с тем отличием, что анод - платина. Степень очистки 98,4%.

В таблице показано влияние давления на степень очистки термальных вод от фенола. Так при повышении давления от 0 до 1,0 МПа при использовании платинового анода степень очистки возрастает от 65,3 до 98,4%.

Из таблицы видно, что от материала анода степень очистки зависит незначительно и поэтому можно использовать в качестве анодного материала вместо дорогостоящей платины более дешевый и доступный графит.

Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ:
1. Конструкция электролизера упрощается за счет того, что электролиз проводится без диафрагмы.

2. Расход электроэнергии уменьшается из-за отсутствия диафрагмы и регулятора давлений в анодной и катодной камерах.

3. Увеличивается степень очистки от фенола.

Формула изобретения

Способ очистки фенолсодержащих вод электролизом, отличающийся тем, что окисление фенола ведут в бездиафрагменном электролизе под давлением кислорода при катодной плоскости тока 10 мА/см², при этом обезвреживание фенола протекает на обоих электродах и в объеме раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1