Катализатор очистки сточных вод от органических веществ и солей тяжелых металлов

 

Изобретение относится к области очистки промышленных и бытовых сточных вод от органических веществ, например, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. К сточным водам добавляют катализатор для очистки сточных вод в концентрации не менее 0,01 маc.%, который содержит фталоилжелатину, перекись кальция, полистирол-азо-салициловую кислоту, конканавалин А и сульфат железа (II) при соотношении компонентов, маc.%: 25-55; 10-30; 10-30; 1-20 и 1-10 соответственно. Катализатор разлагает органические вещества и одновременно адсорбирует соли тяжелых металлов, что позволяет просто и высокоэффективно очищать сточные воды от органических веществ и солей тяжелых металлов при относительно небольшой стоимости. При изготовлении катализатора применяют недефицитные и нетоксичные реагенты. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области очистки промышленных и бытовых сточных вод от органических веществ, например, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Известен катализатор, используемый для очистки промышленных сточных вод и бытовых стоков от органических примесей (пат. РФ 2031858. Способ очистки сточных вод от красителей, кл. С 02 F 1/72, 1995 г.]. Этим катализатором являются соединения, содержащие катионы меди и/или марганца, которые в присутствии окисляющего реагента перекиси кальция осуществляют разложение органических примесей в любых жидких средах. Катализатор хорошо очищает воду от фенола и органических красителей. Недостатком данного катализатора является узкая область его применения, т.к. он не разлагает другие органические соединения и не очищает воду от солей тяжелых металлов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является очистка сточных вод от органических веществ с помощью способа, где в качестве катализатора окислительной деструкции используют соединения двухвалентного железа [пат. РФ 2135419. Способ очистки сточных вод от органических примесей, кл. С 02 F 1/46, 1/72]. B качестве источника активных форм кислорода используют пероксид водорода. Недостатком этого способа является низкая степень очистки сточных вод от органических веществ и сложность в его реализации, т.к. необходимо соблюдать строго определенное значение рН среды. Это требует постоянного контроля рН и использование в качестве добавок большого количества щелочи и серной кислоты.

Задача изобретения - создание катализатора, разлагающего органические вещества и одновременно адсорбирующего соли тяжелых металлов, который позволял бы просто и эффективно очищать сточные воды от органических веществ и солей тяжелых металлов.

Это достигается тем, что к сточным водам добавляют катализатор в концентрации не менее 0,01 мас.%, который содержит фталоилжелатину, перекись кальция, полистирол-азо-салициловую кислоту, конканавалин А и сульфат железа (II).

Соотношение компонентов может быть равно, мас.%: в скобках дано оптимальное количество фталоилжелатина - (40) 25-55; перекись кальция - (20) 10-30; полистирол-азо-салициловая кислота - (20) 10-30; конканавалин А - (15) 10-20; сульфат железа (II) - (5) 1-10.

Катализатор при добавлении в воду представляет собой гомогенную суспензию. При длительном стоянии суспензии частицы катализатора оседают на дно.

Эффект катализатора основан на синергизме составляющих его компонент и их дополняющем действии в отношении удаляемых из сточных вод веществ. Обработка конканавалином А позволяет сконцентрировать диссиминированные органические вещества в коллоидные частицы. На коллоидных частицах сорбируется фталоилжелатина в виде полимер-полимерного комплекса с конканавалином А. Эффект синергизма зависит, во-первых, от адресного направления действия стимулятора биоокисления фталоилжелатины, а, во-вторых, образование комплекса фталоилжелатины с конканавалином А увеличивает число реакционноспособных групп. Наличие полистирол-азо-салициловой кислоты обеспечивает сорбцию из воды ионов тяжелых металлов. Присутствие в комплексе сульфата железа (II) обеспечивает окисление органических веществ, придавая всему комплексу свойства катализатора. Окисляющим реагентом, являющимся донором кислорода, выступает перекись кальция. Адсорбция на частицы катализатора ионов металлов переменной валентности усиливает эффект окислительного разложения органических веществ.

Пример. В промышленный сток с содержанием нефтепродуктов 10,9 мг/л, фенола 2,3 мг/л и никеля 23 мг/л добавили разработанный нами катализатор в концентрации 0,01 маc.%. Обработанная таким образом вода промышленного стока поступала затем в модельный аэротенк емкостью 8 л. Продолжительность процесса обработки воды составляла 6 ч, после чего воду брали для анализа. Концентрация растворенного кислорода составляла не менее 2 мг/л. Было установлено, что содержание нефтепродуктов снизилось на 58%, содержание фенола - на 61%, содержание никеля - на 29%. При добавлении в промышленный сток катализатора по прототипу (контроль) в той же концентрации и при аналогичных условиях было установлено, что содержание нефтепродуктов снизилось на 35%, фенола - на 46%. Уровень ионов никеля не изменился. Кроме того, была изучена токсичность сточных вод до обработки разработанным катализатором и после обработки им. Токсичность определяли как процент летальности инфузорий после часовой их выдержки в исследуемой воде. Токсичность до обработки составляла 100%, после обработки - 10%.

Зависимость эффекта катализатора в сточной воде от используемых его концентраций представлена в таблице 1. Видно, что даже незначительная концентрация катализатора в 0,001 мас.% дает снижение содержания нефтепродуктов в воде на 18%, фенола - на 42% и никеля - на 35%. Применение катализатора в рекомендуемой концентрации 0,01 мас. % привело к снижению содержания нефтепродуктов в сточной воде на 67%, фенола - на 71%, концентрации никеля - на 78%. Дальнейшее увеличение концентрации катализатора сопровождалось полным исчезновением некоторых примесей, в частности, фенола, в сточной воде.

Катализатор функционирует не только при очистке сточных вод, но и при очистке токсических грунтов. Было проведено сравнительное исследование действия катализатора при обработке грунтовых отходов органических и гальванических карт (табл.2). Видно, что при концентрации катализатора 15 мг/м³ в обоих случаях происходит снижение концентрации формальдегида на 51-86%. В органических отходах удаляется в большей степени медь (99%) и разлагается формальдегид (51%). В гальванических отходах в наибольшей степени разлагаются формальдегид (86%) и органические вещества, определяемые по ХПК (64%), и в значительной степени удаляется марганец (46%).

Использование предлагаемого катализатора очистки сточных вод нефтехимических и промышленных предприятий позволит обеспечить высокую степень очистки сточных вод от нефтепродуктов, фенола и других ароматических углеводородов при снижении в воде одновременно ионов тяжелых металлов до уровня ниже ПДК. При этом применяются недефицитные и нетоксичные реагенты. Катализатор обеспечивает высокую степень очистки воды при относительно небольшой его стоимости.

Формула изобретения

1. Катализатор очистки сточных вод от органических веществ и солей тяжелых металлов путем обработки окислителем и коагулянтом, отличающийся тем, что он содержит смесь фталоилжелатины, перекиси кальция, полистирол-азо-салициловой кислоты, конканавалина А и сульфата железа (II) при следующем соотношении компонент, маc. %: Фталоилжелатина - 25-55 Перекись кальция - 10-30 Полистирол-азо-салициловая кислота - 10-30 Конканавалин А - 10-20 Сульфат железа (II) - 1-10 2. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что содержит смесь компонент при следующем соотношении, маc. %: Фталоилжелатина - 40 Перекись кальция - 20
Полистирол-азо-салициловая кислота - 20
Конканавалин А - 15
Сульфат железа (II) - 5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2