Способ очистки сточных вод от диметилформамида
Владельцы патента RU 2789624:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к способу очистки сточных вод от диметилформамида, и может быть использовано при обезвреживании сточных вод участка хромирования с применением водно-органического электролита, содержащего диметилформамид. Способ очистки сточных вод от диметилформамида осуществляют путем окисления, которое проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза или на Ti/IrO2/β-PbO2 аноде, с медными катодами. Процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании с продолжительностью процесса 3-5 часов, при рабочей плотности тока - 15-25 А/дм2. Обеспечивается очистка от диметилформамида сточных вод участка водно-органического хромирования, позволяющая полностью обезвредить сточные воды и реализовать безотходное удаление диметилформамида путем его обезвреживания до нетоксичных продуктов. 2 ил., 4 пр.
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к способу очистки сточных вод от диметилформамида, и может быть использовано при обезвреживании сточных вод участка хромирования с применением водно-органического электролита, содержащего диметилформамид.
Известен способ адсорбционной очистки сточных вод от диметилформамида. Наиболее универсальными из адсорбентов являются активные угли. Описаны адсорбционные технологии извлечения ДМФА при помощи активированного угля. В статье [Краснова Т.А., Соловьев Н.В. Разработка адсорбционной технологии извлечения диметилформамида из сточных вод // Вода: химия и экология. - 2012. - №10. - С. 96-98.] проведено комплексное исследование адсорбции ДМФА из водных растворов активными углями различных марок.
Достоинством этого способа является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе.
Однако, адсорбционные методы удаления диметилформамида из сточных вод имеют ряд недостатков: они длительные по времени и требуют сложного аппаратурного оформления, кроме того, используя активные угли не получается реализовать безотходный процесс обезвреживания сточных вод, содержащих диметилформамид.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, описанный в патенте [Авторское свидетельство 244950 СССР, Способ очистки сточных вод от диметилформамида / Е.С. Ромадина, Г.Ф. Ксеневич, Г.Н. Бухаловская. - опубл. 28.05.69.]. В данном способе используется активный ил очистных сооружений нефтеперерабатывающей промышленности. При этом степень очистки может достигать 85%.
Преимуществами данного способа является высокая степень окисления диметилформамида в сточных водах (85%), по сравнению со способом, где используется активный ил без содержания культуры микроорганизмов, выделенных из активного ила очистных сооружений нефтеперерабатывающей промышленности (6,5%).
Недостатками указанного способа являются:
1) Длительный по времени процесс подготовки активного ила, который может занимать до месяца
2) Окисление диметилформамида в данном случае происходит до перехода аммонийного азота в нитратный азот (продукты окисления - СО2, HNO3, вода), что может привести к загрязнению сточных вод нитратами.
3) Невозможность применения данного способа для обезвреживания сточных вод гальванических производств.
Задачей изобретения является очистка от диметилформамида сточных вод участка водно-органического хромирования, позволяющая полностью обезвредить сточные воды и реализовать безотходное удаление диметилформамида путем его обезвреживания до нетоксичных продуктов.
Поставленная задача решается способом очистки сточных вод от диметилформамида путем окисления, при этом процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза или на Тi/IrO2/β-РbО2 аноде, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании с продолжительностью процесса 3-5 часов, при рабочей плотности тока - 15-25 А/дм2.
При окислении диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза снижается до 0 при начальной концентрации диметилформамида в растворе 3,15 г/л, а при окислении на Тi/IrO2/β-РbО2 аноде концентрация снижается с 3,15 г/л до 0,0035 г/л. Данный процесс может быть рекомендован для удаления диметилформамида из промывных вод хлоридсодержащих электролитов водно-органического хромирования, поскольку полное удаление диметилформамида достигается его окислением образованным на аноде гипохлорит-анионом. Также процесс подходит для обезвреживания сточных вод участка осаждения покрытий сплавами из водно-диметилформамидного электролита, так как на катоде происходит восстановление хрома и других компонентов сплава из промывных вод участка водно-органического хромирования. Концентрацию диметилформамида в пробах до и после обезвреживания определяли методом газовой хроматографии и анализом паровой фазы над раствором, пробы отбирали через 30 минут, 1 час, 2 часа, 3 часа, 5 часов.
Зависимость концентрации ДМФА от времени электролиза представлена на фиг. 1. Электродеструкция ДМФА протекает с приблизительно одинаковой эффективностью как на β-PbO2 так и на BDD анодах. В процессе электролиза происходит полное обезвреживание диметилформамида до нетоксичных продуктов. Зависимости эффективности электродеструкции диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза и Тi/IrO2/β-РbО2 аноде представлены на фиг. 2.
Реализацию предлагаемого изобретения иллюстрируют приведенные ниже примеры.
Пример 1
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 3 часа, плотность тока - 15 А/дм2. При окислении диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза концентрация снижается до 0 при начальной концентрации диметилформамида в растворе 3,15 г/л. Как показано на фигуре 1, (кривая 1) где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 1), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %. Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава.
Пример 2
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на Тi/IrO2/β-РbО2 аноде, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 4 часа, плотность тока - 20 А/дм2. При окислении диметилформамида на Тi/IrO2/β-РbО2 аноде концентрация снижается с 3,15 г/л до 0,0035 г/л. Как показано на фигуре 1 (кривая 2), где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 2), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %.
Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава.
Пример 3
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 5 часов, плотность тока - 25 А/дм2. При окислении диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза концентрация снижается до 0 при начальной концентрации диметилформамида в растворе 3,15 г/л. Как показано на фигуре 1 (кривая 1), где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 1), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %. Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава.
Пример 4
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на Тi/IrO2/β-РbО2 аноде, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 4,5 часа, плотность тока - 18 А/дм2. При окислении диметилформамида на Тi/IrO2/β-РbО2 аноде концентрация снижается с 3,15 г/л до 0,0035 г/л. Как показано на фигуре 1 (кривая 2), где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 2), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %.
Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава. Предлагаемый способ обладают следующими преимуществами по сравнению с известным:
1) Происходит полное окисление диметилформамида до нетоксичных продуктов - СО2, азота и воды.
2) Можно реализовать безотходное удаление диметилформамида, что нельзя сделать в случае с его биохимическим окислением.
3) Способ можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-диметилформамидного хромирования и осаждения сплавов хрома. При этом на аноде происходит полное окисление диметилформамида до нетоксичных продуктов и восстановление хрома и других компонентов сплава в металлическом виде на катоде.
Способ очистки сточных вод от диметилформамида путем окисления, отличающийся тем, что процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза или на Ti/IrO2/β-PbO2 аноде, с медными катодами, при непрерывном механическом перемешивании с продолжительностью процесса 3-5 часов, рабочей плотности тока - 15-25 А/дм2.
