СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЭПИХЛОРГИДРИНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЯ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЭПИХЛОРГИДРИНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЯ


RU (11) 2073647 (13) C1

(51) 6 C02F1/58 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93036505/26 
(22) Дата подачи заявки: 1993.07.14 
(45) Опубликовано: 1997.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент Румынии N 81207, кл. С О2 Р 1/04, 1983. 2. Авторское свидетельство СССР N 635048, кл. C 02 F 3/34, 1978. 3. Заявка Ялонии N 567677, кл. С О2 F 1/00, 1981. 
(71) Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементов органических соединений 
(72) Автор(ы): Ефремова Л.М.; Котусова И.Ю.; Стороженко П.А. 
(73) Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементов органических соединений 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЭПИХЛОРГИДРИНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЯ 

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод химических производств, в частности глубокой очистки сточных вод, содержащих эпихлоргидрин (ЭХГ) и продукты его превращения, образующиеся как при производстве, так и при использовании в синтезе. Задачей изобретения является создание универсального способа очистки сточных вод различных производств, использующих ЭХГ и имеющих различный состав, при оптимальном расходе щелочи, необходимой для гидролиза хлорорганических соединений, и с повышенной производительностью. Указанная задача решается тем, что очистку сточных вод от эпихлоpгидрина и продуктов его превращения осуществляют путем добавления к ним щелочного агента с последующим нагреванием и выдержкой. К сточным водам добавляют щелочной агент с избытком 15-50% от требуемого по стехиометрии для полного гидролиза органически связанного хлора, после чего реакционную массу выдерживают при температуре 78-105oC с воздухом сконденсированных паров. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технологии очистки сточных вод химических производств, в частности глубокой очистки сточных вод, содержащих эпихлоргидрин (ЭХП) и продукты его превращения, образующиеся как при его производстве, так и при использовании в синтезе.

ЭХГ высокотоксичное соединение. ПДК эпихлоргидрина в водоемах составляет 0,01 мг/л (110-6%). Следует учесть, что эпихлоргидрин очень реакционноспособное соединение и в водных растворах подвергается превращениям с образованием таких хлорорганических соединений, как монохлоргидрин глицерина (МХГ) и, в присутствии хлоридов, дихлоргидрин глицерина (ДХГ). Оба соединения токсичны: ПДК в воде водоемов санитарно-бытового водопользования МХГ 0,7 мг/л (710-5%); ДХГ - 1 мг/л (110-4%).

При ректификации оборотного эпихлоргидрина также образуются хлорорганические отходы, которые наряду с ЭХГ содержат МХГ, ДХГ и различные высококипящие продукты конденсации эпихлоргидрина. Таким образом, предусмотреть точный состав сточных вод производств, связанных с использованием эпихлоргидрина, особенно включающих его регенерацию, практически невозможно. В связи с этим их обезвреживание от ЭХГ и продуктов его превращения является сложной задачей.

Известен способ двухступенчатой биоочистки сточных вод производства эпоксидных смол [1] содержащих до 300 мг/л (0,03 мас.) ЭХГ. На первой стадии обработку ведут 10 часов в аэротенках микроорганизмами, адаптированными к высоким концентрациям ЭХГ. Концентрация ЭХГ после первой ступени снижается до 100 мг/л. На второй ступени используются аэротенки с обычным активным илом. Эффективность очистки по ЭХГ составляет 100% Однако способ малопроизводителен, рассчитан только на определенный состав отходов и низкое содержание ЭХГ в них.

Наиболее надежным способом очистки таких сточных вод является гидролиз хлорорганических соединений в щелочной среде:







При этом высокотоксичные хлорорганические соединения (ЭХГ, МХГ и ДХГ) превращаются в безвредный глицерин.

После разрушения токсичных соединений сточные воды могут быть разбавлены и сброшены в канализацию или перерабатываться с выделением хлорида натрия и глицерина.

Известен способ очистки сточных вод производства эпоксидных смол, согласно которому сточные воды предварительно обрабатывают щелочным агентом (NaOH, Na2CO3) до рН 8-13 (предпочтительно 12), после чего реакционную массу нагревают до 60-90oC и отгоняют легколетучие компоненты. Затем продолжают нагревание до 80-120oC, предпочтительно до 110oC для щелочного гидролиза оставшихся компонентов [2]

Недостатком способа является загрязнение дистиллята эпихлоргидрином, образующим легкокипящий азеотроп с водой (температура кипения 88oC), см. пример N 1.

Другим недостатком приведенного способа является применение при выборе режима обезвреживания показателя рН. Известно, что водородный показатель очень мало изменяется по величине при значительных изменениях концентрации щелочи, в особенности в сильнощелочных средах (при рН > 12). Это обстоятельство затрудняет оптимальную загрузку щелочи.

Кроме того, добавление щелочи в сточные воды без учета их состава в одних случаях приведет к ее неоправданному перерасходу, а в других не обеспечит требуемую очистку. Так, рН 13 достигается в водных средах уже при концентрации NaOH 0,5% что по расчету позволяет очистить сточные воды, содержащие не более 0,44% органически связанного хлора (1,1% ЭХГ).

Однако в практике производств эпоксидных смол известны и более загрязненные сточные воды. Например, сточные воды от расслаивания отгоняемого азеотропа ЭХГ-вода содержат 6,5% ЭХГ (2,5% органически связанного хлора). А при совместном хранении расслоившегося отгона происходит гидратация ЭХГ в водной фазе с образованием ионохлорида глицерина, но концентрация эпихлоргидрина при этом не снижается за счет насыщения из органической фазы, и концентрация органически связанного хлора в водном растворе значительно повышается.

Как видно из примера N 2, полная очистка таких сточных вод от продукта гидратации ЭХГ (монохлоргидрина) не достигается даже при рН 13.

При производстве эпоксидных смол в присутствии водорастворимых алифатических спиртов объединенные сточные воды могут содержать более 3% органически связанного хлора (см. примеры N 4, 9), а водный слой от расслаивания отгона изопропанол-ЭХГ-вода 4,2% (см. пример N 8).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ обезвреживания сточных вод производства глицидилового эфира [3] в соответствии с которым к сточным водам добавляют щелочь до рН 12 и выдерживают при 40oC в течение 12 часов. После обработки вредных веществ в растворе не обнаружено.

В водных средах рН 12 может достигаться уже при концентрации щелочи 0,01 М (0,4% NaOH).

Расчет по стехиометрии уравнения (1) показывает, что в данном случае можно обезвреживать только сточные воды, содержащие менее 0,05% органически связанного хлора (или 0,13% эпихлоргидрина).

Способ имеет те же недостатки, что и способ [1] применение понятия "водородный показатель" при расчете необходимого количества щелочи, что может привести как к недостаточно глубокой очистке сточных вод, так и перерасходу щелочи, как указано выше, и возможность применения для очистки сточных вод только определенного состава с относительно небольшим содержанием органически связанного хлора. К недостатку данного способа относится длительная выдержка и, следовательно, низкая производительность.

Задачей данного изобретения является создание универсального способа очистки сточных вод различных производств, использующих ЭХГ и имеющих различный состав, при оптимальном расходе щелочи, необходимой для гидролиза хлорорганических соединений, и с повышенной производительностью.

Предлагается способ очистки сточных вод от ЭХГ и продуктов его превращения, в соответствии с которым к сточным водам добавляют щелочь в 15-50%-ном избытке от количества, требуемого по стехиометрии для полного гидролиза органически связанного хлора, и реакционную массу выдерживают при температуре 78-105oC с возвратом сконденсированных паров.

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа (пример N 4 и таблица) и способов, приведенных в аналоге (примеры N 1, 2) и в прототипе (пример N 3).

Содержание органически связанного хлора определяют аналогично методу в ГОСТ 22457-77. Контроль содержания хлорорганических примесей ведут методом ГЖХ с пламенно-ионизационным детектором (ПИД). Предел обнаружения по ЭХГ составляет 110>-4 мас.

Пример N 1 (по условиям способа [1]). К 300 г реакционной массы, содержащей 14,2% хлорида натрия, 5,4% изопропилового спирта и 2,9% ЭХГ, добавляют 6,5 г 42%-ного раствора едкого натрия. При этом достигается рН 12,5. В течение 1 часа реакционную массу перемешивают при комнатной температуре. Содержание ЭХГ в ней и рН не менялись.

После подъема температуры в реакторе до 85oC производится отбор дистиллята при интервале температур в парах 81-90oC. Концентрация ЭХГ в дистилляте 0,56%

Пример N 2 (по условиям способа [1]). К 700 мл водной фазы, отделенной после совместного хранения с ЭХГ и содержащей 6,5% ЭХГ и 2,0% МХГ, добавляют 9,6 г 42% -ного раствора NaOH. При этом достигается рН 13,0. После подъема температуры до 100oC концентрация ЭХГ понизилась до 3,2% Через 6 часов в реакционной массе ЭХГ отсутствовал, МХГ- 8,0% ДХГ 0,3%

Пример N 3 (по условиям, приведенным в способе [3]). К 700 мл 6%-ного раствора ЭХГ в воде добавляют 6,1 мл 42%-ного раствора NaOH. Достигается рН 12,2. После выдержки при 40oC в течение 12 часов в растворе содержалось 4,3% ЭХГ, 1,8% МХГ, 0,16% ДХГ и 0,11% глицерина.

Пример N 4 (по предлагаемому способу). К 600 г (672 мл) объединенных жидких отходов эпоксиноволачной смолы, содержащим 8,1% хлорида натрия, 15% изопропилового спирта, 3% глицерина, 0,2% толуола, 8,9% эпихлоргидрина, 0,9% дихлоргидрина глицерина и 0,2% монохлоргидрина глицерина, добавляют 78,6 г (54,5 мл) 40,4%-ного раствора NaOH. Общее содержание органически связанного хлора в отходах 3,6% Достигаемое значение рН 13,4, избыток щелочи по отношению к органически связанному хлору 15% Затем реакционную массу доводят до кипения (температура 80oC) и выдерживают с обратным холодильником 80 мин. Эпихлоргидрин, дихлоргидрин глицерина и монохлоргидрин глицерина в обработанных отходах отсутствуют.

Примеры N 5-10 выполнены аналогично примеру 4, и данные сведены в таблицу 1.

Предлагаемый нами способ имеет существенные отличия от прототипа. Дозировку щелочи ведут не по достигаемому значению рН, а исходя из содержания компонентов загрязнения, определяемого по анализу на массовую долю органически связанного хлора. Щелочь берут с избытком 15-50% от расчетного количества.

После добавления щелочи реакционную массу выдерживают при 78-105oC, а не при 40oC, что сокращает время выдержки (см. таблицу 1). При этом в обработанных сточных водах контролируют не только содержание самого эпихлоргидрина, но и всегда сопутствующих ему в водных средах продуктов превращения ЭХГ монохлоргидрина глицерина и дихлоргидрина глицерина. Концентрация контролируемых примесей после очистки составляет менее 110-4 мас. что является пределом обнаружения на столь чувствительном детекторе, как пламенно-ионизационный.

Из приведенных примеров видно, что предложенные нами приемы и последовательность их осуществления обеспечивают глубокую очистку сточных вод от эпихлоргидрина и продуктов его превращения.

После обезвреживания сточные воды могут быть нейтрализованы, разбавлены и сброшены в канализацию или переработаны с выделением хлорида натрия и глицерина известными способами.

Добавление щелочи с избытком менее 15% создает опасность неполного гидролиза хлорорганики из-за допустимой относительной ошибки анализа на содержание органически связанного хлора. Повышение избытка щелочи интенсифицирует процесс, однако дозировка с избытком более 50% нецелесообразна, т.к. не только приводит к перерасходу щелочи, но в дальнейшем потребует больше реагента для нейтрализации.

Выбранный температурный интервал делает возможным применение способа как для стоков, содержащих низкокипящие растворители (этанол, изопропанол) и имеющих температуру кипения азеотропов с водой ниже 100oC (см. примеры N 4,9, таблица 1), так и для концентрированных водно-солевых стоков (см. пример N 6, таблица 1).

Достоинствами предлагаемого способа являются повышенная производительность (за счет сокращения времени выдержки при нагревании по сравнению с прототипом) и универсальность применимость для очистки сточных вод любых производств, использующих эпихлоргидрин как с низким, так и с высоким содержанием самого эпихлоргидрина и продуктов его превращения. При этом щелочь расходуется в оптимальном количестве. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки сточных вод от эпихлоргидрина и продуктов его превращения путем добавления к ним щелочного агента с последующим нагреванием и выдержкой реакционной массы при повышенной температуре, отличающийся тем, что щелочной агент добавляют с избытком 15-50% от количества, требуемого по стехиометрии для полного гидролиза органически связанного хлора, после чего реакционную массу выдерживают при 78 105oС с возвратом сконденсированных паров.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru