Способ удаления нитрит-ионов из водных растворов

Авторы патента:

Сложенкина Марина Ивановна (RU)

Карпенко Екатерина Владимировна (RU)

Осадченко Иван Михайлович (RU)

Горлов Иван Фёдорович (RU)

Прокшиц Владимир Никифорович (RU)

C02F1/461 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Владельцы патента RU 2625466:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции" (RU)

Изобретение относится к способу очистки воды и сточных вод от нитрит-ионов. Способ включает электрохимическую обработку водных растворов, содержащих 0,10-0,20 г/л нитрит-ионов и 0,30-0,45 г/л сульфата натрия или хлорида натрия, в ячейке непроточного типа с диафрагмой, катодом из нержавеющей стали, анодом типа ОРТА при силе тока 0,25-0,40 А, плотности тока 0,25-0,40 А/см², напряжении 38-42 В, температуре 22-30°С, продолжительностью 40-45 мин. Способ позволяет повысить степень удаления нитрит-ионов, снизить расход электропроводной добавки - электролита, расширить ассортимент используемых растворов. 2 пр.

Изобретение относится к способу очистки воды и сточных вод от нитрит-ионов.

Известно, что нитрит-ионы содержатся в природных водах, в сточных водах, в промывных водах животноводства, в пищевых продуктах в концентрациях от 100 до 1000 мг/л [1].

Нитрит-ионы являются вредными веществами, поэтому их необходимо удалять из водных растворов для сохранения экологической безопасности страны.

Описаны различные способы удаления нитрит-ионов из водных растворов.

В патенте ФРГ [2] предложен каталитический способ очистки воды от нитритов и нитратов, заключающийся во введении в загрязненную воду водорода, являющегося восстановителем, с последующим восстановлением нитритов и нитратов на катализаторах, состоящих из пористого носителя, пропитанного металлическими компонентами (палладий, родий и др.).

Способ отличается сложностью технологии, использованием катализаторов, необходимостью их переработки.

Описан способ очистки воды от нитратов и нитритов, совмещающий электрохимический и каталитический способы очистки, включающий введение воды в катодное пространство электролизера, где образуется водород, аммиак и оксиды азота в результате катодного восстановления, после чего вода подается на катализатор, где происходит реакция с образованием молекулярного азота и оксидов азота [3].

Способ связан с сложностью технологии, большими затратами на оборудование.

Описан способ удаления нитрит-ионов из водных растворов окислением их гипохлоритом натрия до нитратов [4].

Недостатки способа: растворы гипохлорита натрия со временем разлагаются, теряют свою активность.

Наиболее близким по существу является способ удаления нитрит-ионов из водных растворов путем обработки в электрохимической ячейке с инертным (угольным или графитовым) электродами с неразделенным анодным и катодным пространством [5].

Межэлектродное пространство заполняли водным раствором хлорида натрия в концентрации 1,5-2,0 г/л, концентрации нитрит-ионов 0,17-0,19 мг/л. Электрообработку проводили при напряжении на ячейки 19,0-19,5 В, плотности тока 0,4-0,6 А/см², времени электролиза 20-40 мин. Степень удаления нитрит-ионов составляет по нашим расчетам 8,6-61,7%, в среднем 35,2%. Недостатки способа:

- низкая эффективность (степень удаления нитрит-ионов 35,2%);

- большой расход хлорида натрия (электролит) 1,5-2,0 г/л по отношению к содержанию нитрит-ионов (соотношение более 8000);

- неполнота данных по электрообработке (нет показателей силы тока, что не позволяет рассчитать показатель удельного расхода количества электричества (ампер-часов на 1 л водного раствора)).

Технический результат - повышение эффективности способа, снижение расхода электролита, расширение показателей электрообработки.

Это достигается тем, что в водный раствор вводили нитрит-ионы электролиты в виде сульфата натрия или хлорида натрия при их массовом соотношении электролит : нитрит-ион (1,5:1 - 4,5:1). Электрохимическая обработка (ЭХО) проводится в электролизере с диафрагмой установки (приборе) типа «МЕЛЕСТА» непроточного типа с катодом из нержавеющей стали и анодом типа ОРТА (окисно-рутениево-титановый анод). Общий объем раствора около 1 л (660 мл католита и 330 мл анолита). Электролизер снабжен нами новой крышкой и выпрямителем типа ВСА-5к. Межэлектродный зазор 30 мм. ЭХО проводили при температуре 18-30°С, при силе тока 0,25-0,40 А, напряжении 38-42 В (плотности тока на электродах 0,25-0,40 А/см²). Исходная концентрация нитрит-ионов составляла 0,1-0,2 г/л, электролита Na₂SO₄ или NaCl 0,3-0,45 г/л. Продолжительность ЭХО 40-45 мин. В анодном пространстве при ЭХО образовывались окислители - хлор, активный хлор - в случае использования NaCl; кислород, персульфаты, радикал ОН^⋅ - в случае использования Na₂SO₄. Восстановление нитритов в католите было водородом до N₂ и NO. Степень удаления нитрит-ионов составляла от 65 до 90% в анолите, 31-54% в католите.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. В мерной колбе вместимостью 1 л растворяли в дистиллированной воде 0,3 г сульфата натрия и 0,3 г/л нитрита натрия (0,25 г/л -ионов), загружали в катодную камеру 660 мл раствора, в анодную камеру 330 мл раствора, проводили ЭХО при силе тока 0,25-0,40 А, напряжении 42 В, при температуре 22-30°С в течение 40 мин.

Методом химического анализа определено содержание нитрит-ионов: в католите 0,138 г/л, степени удаления нитритов к исходному 31%; в анолите 0,062 г/л, степень удаления 69%, среднее 50%.

Пример 2. Приготавливали 1 л раствора, содержащего 0,45 г/л NaCl и 0,15 г/л NaNO₂ (NO₂ 0,1 г/л). Проводили ЭХО 660 мл раствора в католите и 330 мл в анолите при силе тока 0,20-0,30 А, напряжении 38-41 В, температуре 19-26°С, в течение 45 мин.

Химическим анализом определено содержание нитрит-ионов: в католите 0,046 г/л, степени удаления нитритов к исходному 54%; в анолите 0,010 г/л, степень удаления 90%, среднее 72%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет:

- повысить эффективность (степень удаления нитрит-ионов);

- снизить расход электропроводной добавки (Na₂SO₄ и NaCl);

- привести более полный набор технологических показателей, расширить ассортимент используемых растворов.

Изменение технологических показателей может привести к ухудшению эффективности обработки.

Перечень источников информации, принятых во внимание при экспертизе:

1. Халемский А.М. и др. Решение проблем очистки воды // Цветная металлургия, 2014, №2. - с. 60.

2. Патент ФРГ №3830850 оп 1990, C02F 1/46.

3. Патент ФРГ №3933206 оп 1990, C02F 1/46.

4. Волынец М.П., Волынец В.Ф. Аналитическая химия азота, М.: Наука, 1977, с. 128.

5. Патент RU №2471718 оп 2013, C02F 1/46.

Способ удаления нитрит-ионов из водных растворов, содержащих нитрит-ионы, в электрохимической ячейке, отличающийся тем, что водный раствор содержит нитрит-ионы и электролит в виде сульфата натрия или хлорида натрия в концентрации 0,10-0,20 г/л и 0,30-0,45 г/л, соответственно, электрохимическую обработку проводят в ячейке с диафрагмой, катодом из нержавеющей стали, анодом типа ОРТА, при силе тока 0,25-0,40 А, напряжении 38-42 В, плотности тока 0,25-0,40 А/см², температуре 22-30°C, продолжительностью 40-45 мин.

Изобретение относится к области систем жизнеобеспечения экипажей космических летательных аппаратов (космических кораблей, орбитальных станций), а также индивидуальных домовладений, а именно к системам регенерационного водообеспечения.

Деаэратор и способ деаэрации // 2625235

Изобретения могут быть использованы в пищевой промышленности для деаэрации жидких пищевых продуктов. Способ деаэрации жидкости включает этапы, на которых сжимают жидкость до давления выше атмосферного, нагревают жидкость до заданной температуры, направляют сжатую жидкость к месту смешения, подмешивают инертный газ в сжатую жидкость, направляют сжатую жидкость, содержащую инертный газ, в разделительный резервуар через декомпрессионный клапан, снижают давление в разделительном резервуаре до давления выше давления пара для данной жидкости при указанной заданной температуре, откачивают выделившиеся газы из разделительного резервуара и откачивают деаэрированную жидкость из разделительного резервуара для дальнейшей обработки.

Пескогравиеловка // 2625175

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к сооружениям для комплексной очистки воды от влекомых и части взвешенных наносов при водозаборе в каналы, трубопроводы и аванкамеры насосных станций.

Способ извлечения урана из разбавленных растворов и природных вод // 2625150

Изобретение относится к галургии и гидрометаллургии урана и может быть использовано для извлечения и концентрирования урана из природных вод и разбавленных растворов при обезвреживании и очистке сточных вод в гидрометаллургии урана.

Портативный фильтр для очистки воды в полевых и экстремальных условиях // 2625112

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения воды питьевого качества в полевых условиях, а также в условиях чрезвычайных ситуаций с использованием поверхностных источников воды с различными природными и антропогенными загрязнениями, зараженных патогенными микроорганизмами, вирусами и отравляющими веществами, путем ее фильтрации с последующей сорбцией токсинов и обеззараживанием.

Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов // 2625111

Изобретение относится к очистке сточных вод промышленных предприятий от ионов тяжелых металлов. Очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов осуществляют путем сорбции на твердом нерастворимом природном сорбенте.

Способ очистки водопроводной воды // 2625110

Изобретение относится к доочистке питьевой воды. Способ очистки водопроводной воды включает ее очистку в водоочистителе, содержащем зону подачи воды, зону замораживания с морозильной камерой и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с отделением льда, вывод талой питьевой воды.

Способ бесконтактной активации жидкости и устройство для его осуществления // 2625106

Изобретение относится к бесконтактной активации жидкости и может быть использовано в медицине, сельском хозяйстве, биологии, ветеринарии, пищевой промышленности. На жидкость воздействуют электромагнитными и акустическими волнами, полученными от магнитострикционного излучателя, запитанного от функционального генератора.

Способ доочистки водопроводной воды // 2625103

Изобретение относится к доочистке питьевой воды. Способ доочистки водопроводной воды включает ее очистку в водоочистителе, содержащем зону подачи воды, зону замораживания с морозильной камерой и зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с отделением льда, вывода талой питьевой воды.

Технический резервуар комплекса очистки сточных вод и способ его транспортировки, а также комплекс и способ очистки сточных вод аппаратного типа // 2624709

Изобретение относится к комплексам очистки сточных вод, предназначенным для глубокой физико-химической и биологической (комбинированной) очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ, соединений азота, фосфора, поверхностно-активных веществ и других загрязнителей с обеспечением качества очистки до требований, допускающих сброс очищенной воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Илосос для радиального вторичного отстойника // 2625701

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к устройствам для отделения активного ила от биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков. Илосос состоит из фермы, по крайней мере, одного отводящего лотка, центральной опоры, системы сосунов со скребками. По крайней мере, один сосун выполнен с индивидуальной системой регулировки, а по крайней мере, один отводящий лоток выполнен, по крайней мере, с одним шиберным затвором. Технический результат заключается в повышении эффективности работы илососа за счет обеспечения возможности индивидуальной настройки сосунов и возможности автоматизации управления илососом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для очистки водоемов от водорослей // 2625958

Изобретение относится к устройствам для очистки водоемов от водорослей. Устройство содержит плавсредство с приспособлением для забора воды с водорослями, подающим смесь на установленные с каждой его стороны попарно встречно-вращающиеся барабаны с обрезиненной поверхностью. Барабаны расположены под углом к поверхности водоема с возможностью изменения положения одного барабана относительно другого с образованием зазора между ними, перевода из транспортного положения в рабочее, а также с возможностью составления батареи из серии попарно встречно-вращающихся барабанов. Обеспечивается упрощение технологического процесса очистки водоема от водорослей и снижение энергоемкости его выполнения. 1 ил.

Способ фотохимического обезвреживания тиоцианатсодержащих сточных и оборотных вод // 2626204

Изобретение относится к очистке сточных вод и оборотных вод, содержащих тиоцианаты (SCN-), и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии, химической и золотодобывающей промышленности. Тиоцианатсодержащие сточные воды одновременно подвергают воздействию ультрафиолетового (УФ) излучения и обработке персульфатом (S2O82-) в присутствии ионов железа (III) при мольном соотношении [S2O82-]:[SCN-] 5:1. Способ позволяет обеспечить высокую степень очистки сточной воды в широком диапазоне рН среды и концентраций указанного загрязнителя за короткий промежуток времени при использовании различных источников УФ-излучения, излучающих как в узкой, так и широкой полосе оптического диапазона, а также уменьшить эксплуатационные расходы и снизить себестоимость очистки. Кроме того, предлагаемый способ не требует введения каких-либо регуляторов рН среды в реакционную зону, улучшает санитарные условия за счет малотоксичных, удобных в обращении и транспортировке реагентов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Установка для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии // 2626362

Изобретение относится к разделению и нагреву водонефтяных эмульсий и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Установка для разделения и нагрева водонефтяной эмульсии содержит емкость 1 с патрубками 2, 3, 4, 5 ввода нефтяной эмульсии, вывода нефти, вывода воды, нефтяного газа, расположенный снаружи емкости 1 цилиндрический кожух 6 с патрубками 7, 8 ввода и вывода теплоносителя и с размещенной в нем жаровой трубой 9, циркуляционный насос 10 и нагреватель 11. На емкости смонтированы узел 12 ввода теплоносителя в нагреватель 11 и узел 13 вывода теплоносителя из нагревателя 11. Нагреватель 11 выполнен в виде продольно расположенных в емкости 1 труб 14, вмонтированных концами в трубные решетки 15, 16, к левой из которых герметично присоединено днище 17, а к правой – днище 18, образующие с трубными решетками сообщенные с трубами камеры 19, 20. В камере 19 нагревателя 11 установлена перегородка 21, разделяющая камеру на нижнюю и верхнюю полукамеры. В верхнюю полукамеру камеры 19 вмонтирован патрубок 22, соединенный трубопроводом 23 через узел 12 емкости 1 с патрубком 8 цилиндрического кожуха 6, а в нижнюю полукамеру – патрубок 24, соединенный трубопроводом 25 с входом насоса 10, выход которого соединен трубопроводом 26 с патрубком 7 цилиндрического кожуха 6. Патрубок 5 емкости 1 соединен трубопроводом 27 с газовой горелкой 28, вмонтированной в жаровую трубу 9. Нагреватель 11 установлен в емкости 1 на опоры 29 с возможностью продольного перемещения. Изобретение позволяет исключить пожароопасность, повышенную интенсивность теплопередачи, а также повысить надежность установки для нагрева и разделения водонефтяной эмульсии. 1 ил.

Способ очистки воды от сернистых соединений // 2626367

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод промышленных предприятий от сернистых соединений. Способ очистки воды от сернистых соединений включает насыщение воды кислородом или воздухом в присутствии катализатора окисления, в качестве которого используют водный раствор комплекса железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой, при этом катализатор и кислород или воздух подают непосредственно в поток воды с сернистыми соединениями при рН от 2 до 11, причем катализатор подают в концентрации от 0,1 до 3 мг-экв./л, а кислород подают в объемах, равных или превышающих требуемые объемы по стехиометрии, для превращения сернистых соединений в элементарную серу, после осуществляют отделение воды от элементарной серы. Изобретение позволяет в непрерывном режиме очистить воду от сернистых соединений и ускорить процесс их окисления, а также снизить себестоимость очистки воды, минимизировать количество твердых отходов и сточных вод, подлежащих переработке и/или утилизации. 1 табл., 5 пр.

Способ очистки технологической жидкости от механических примесей и плавающей жидкой среды // 2626833

Изобретение относится к области очистки технологической жидкости, например воды, загрязненной осаждающимися механическими примесями, например дисперсными твердыми частицами, плотность материала которых выше плотности технологической жидкости, и плавающей жидкой средой, плотность которой ниже плотности технологической жидкости, например нефти в воде, и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где возникает такая необходимость. Способ очистки технологической жидкости от механических примесей и плавающей жидкой среды включает предварительное смешение в гомогенизаторе загрязненной технологической жидкости и части очищенной технологической жидкости в смесителе, в котором струи очищаемой и части чистой технологической жидкости направлены навстречу друг другу с равным поперечным сечением в месте столкновения струй. Далее смесь подают по диффузору с шириной, равной внутренней ширине отстойника, и высотой, обеспечивающей ламинарный режим течения тонкого плоского слоя смеси. Очистка технологической жидкости от механических примесей и плавающей жидкой среды производится путем гравитационного осаждения механических примесей и всплытия жидкой плавающей среды из тонкого плоского слоя. Технический результат: повышение эффективности процесса очистки технологической жидкости.

Гетерогенный катализатор жидкофазного окисления органических соединений // 2626964

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к области производства гетерогенных катализаторов процессов жидкофазного окисления органических соединений (в том числе, производных фенолов) и может быть применено на предприятиях различных отраслей промышленности для проведения реакций окисления, а также для каталитической очистки сточных вод от токсичных органических контаминантов. Гетерогенный катализатор жидкофазного окисления органических соединений содержит носитель, глутаровый диальдегид в качестве сшивающего агента и экстракт корня хрена (Armoracia Rusticana) в качестве активного компонента. Согласно изобретению в качестве носителя используют диоксид титана, модифицированный последовательно 0,095÷0,105 н. раствором соляной кислоты, 0,195÷0,205%-ным раствором хитозана в 0,0045÷0,0055 М растворе соляной кислоты и 4,95÷5,05%-ным раствором аминопропилтриэтоксисилана в 95,5÷96,5%-ном этаноле при следующем соотношении компонентов, % масс.: диоксид титана - 45÷55; хитозан - 7,5÷12,5; аминопропилтриэтоксисилан - 17,5÷22,5; сшивающий агент (глутаровый диальдегид) - 7,5÷12,5; активный компонент (экстракт корня хрена) - 7,5÷12,5. Технический результат - повышение активности, селективности и операционной стабильности гетерогенного катализатора в реакции жидкофазного окисления органических соединений перекисью водорода. 6 ил., 19 пр.

Устройство для обработки жидкостей ультрафиолетовым излучением // 2627368

Изобретение относится к области дезинфекции жидкостей, в том числе воды, ультрафиолетовым излучением. Устройство для обработки жидкостей ультрафиолетовым излучением имеет герметичный цилиндрический корпус-реактор 1, внутри которого параллельно его оси расположены одна или несколько УФ-ламп 2, помещенных в герметичные защитные кварцевые чехлы 3. Корпус-реактор имеет входной и выходной патрубки, которые соединены соответственно с входным 8 и выходным 9 коллекторами. Входной коллектор расположен на внутренней боковой поверхности корпуса-реактора 1, вытянут вдоль всей его длины и имеет ряд равномерно распределенных вдоль него впускных отверстий 10. Выходной коллектор расположен на оси корпуса-реактора 1, вытянут вдоль всей его длины и имеет ряд равномерно распределенных выпускных отверстий. При этом впускные отверстия ориентированы так, что поток обрабатываемой жидкости входит в корпус-реактор 1 перпендикулярно его оси и тангенциально к его боковой поверхности. Внутри корпуса-реактора поток движется по сходящейся спирали от боковой поверхности к выпускным отверстиям 10 выходного коллектора 8, последовательно проходя при этом через зоны с разной интенсивностью УФ-излучения от ламп 2. Затем поток обработанной жидкости через выпускные отверстия, выходной коллектор 9 и выходной патрубок выходит из устройства. Технический результат заключается в увеличении равномерности облучения УФ-излучением всего объема обрабатываемой жидкости и, как следствие, увеличение степени обеззараживания и/или производительности устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ дегазации жидкости и устройство для его осуществления // 2627369

Группа изобретений относится к области очистки питьевых, технических, сточных вод и жидкостей от содержащихся в них газов и может быть использована в коммунальном водоснабжении, водоподготовке и промышленности. Устройство дегазации содержит камеру (4) для дегазируемой жидкости с аэратором (1), нагнетательные патрубки (2) с душирующими отверстиями (3), обеспечивающими эффект кавитации и образование струй; воздушные патрубки (6) для подвода воздуха и отвода выделившихся газов, выполненные с противоположных сторон камеры (4). Воздушный патрубок (6) снабжен вентилятором (5) и гидрозатвором (7). Душирующие отверстия могут быть в форме сечений диффузорных насадков. В камере (4) устройства для дегазации проводят аэрацию жидкости в потоке, в процессе которой жидкость насыщается воздухом и создаются кавитационные пузырьки. Затем осуществляют гидродинамическую кавитацию путем снижения давления в потоке жидкости до значения, равного давлению насыщенных паров этой жидкости при данной температуре или давлению, при котором начинается выделение из нее растворенных газов. Осуществляют отдувку выделившихся газов потоком воздуха с одновременным механическим распылением жидкости в результате удара струи о стенку, обеспечивающим отделение и удаление растворенных газов. Достигается повышение эффективности очистки жидкости за счет насыщения воды кислородом, окисления загрязняющих веществ, отделения растворенных газов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ биологической очистки сточных вод // 2627382

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, загрязненных биоразлагаемыми органическими соединениями. Осуществляют обработку сточных вод в аэротенке. Отделяют активный ил от очищенной воды во вторичном отстойнике. Подают циркуляционный активный ил после осаждения во вторичном отстойнике в аэротенк. Удаляют избыточный активный ил на сооружения обработки осадков сточных вод в количестве 1/60-1/100 от суммарной массы ила в аэротенке и вторичном отстойнике в сутки. Обеспечивается сокращение объема избыточного активного ила при одновременном повышении качества очищенной воды по ХПК, БПК и соединениям азота. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.