СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ГАЗОВ, ИОНОВ МЕТАЛЛОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ГАЗОВ, ИОНОВ МЕТАЛЛОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ


RU (11) 2102337 (13) C1

(51) 6 C02F1/48 

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

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

(21) Заявка: 96104571/25 
(22) Дата подачи заявки: 1996.03.06 
(45) Опубликовано: 1998.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. SU, авторское свидетельство, 960130, кл. C 02 F 1/48, 1982. 2. RU, патент, 2013380, кл. C 02 F 1/62, 1994. 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете 
(72) Автор(ы): Ильин А.П.; Краснятов Ю.А.; Максименко Б.В.; Назаренко О.Б.; Сироткина Е.Е.; Федущак Т.А.; Шубин Б.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ГАЗОВ, ИОНОВ МЕТАЛЛОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 

Использование: изобретение относится к способам очистки воды от газов, ионов металлов и органических соединений и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для очистки сточных вод производственных предприятий и т.п. Способ позволяет повысить эффективность очистки воды от ионов металлов, органических соединений и газов, снизить затраты на очистку воды от примесей. Сущность: способ включает обработку воды ультрадисперсными порошками металлов, полученными электрическим взрывом проводников этих металлов, и отделение осадка. Проводники размещают непосредственно в очищаемой воде или над водой, или в воздушно-водяной смеси, а затем взрывают, при этом соотношение вводимой в проводники энергии к энергии сублимации материала проводников составляет 0,6 - 1,1, а массу взрываемых проводников выбирают в пределах 50 - 150 мг на 1 л очищенной воды. 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам очистки воды от газов, ионов металлов и органических соединений и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для очистки сточных вод производственных и хозяйственных предприятий и т.п.

Известно устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами, состоящее из генератора высоковольтных импульсов, воздушного разрядника, технологической камеры с электродной системой и емкости для обеззараживания воды, снабженное узлом откачки озона из разрядника, установленным между разрядником и емкостью для обеззараживаемой воды [1]

Недостатком этого устройства является его неэффективность по очистке воды от примесей тяжелых металлов и многих органических соединений. Примеси C6+, Ni2+, Cu2+ и других металлов при действии озона не претерпевают изменений, как, например, хлорпроизводные ароматические соединения. Наоборот, наработка в электрическом разряде двуокиси азота и ее растворение в воде приводят к образованию нитритов и нитратов и снижению pH среды, что повышает растворимость многих соединений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ очистки сточных вод от ионов металлов [2] Согласно этому способу, сточные воды обрабатывают металлсодержащим агентом с последующим отделением осадка, причем в качестве металлсодержащего реагента используют ультрадисперсные порошки (УДП) алюминия и (или) железа, полученные электрическим взрывом проводников (ЭПВ) в защитной газовой среде, в количестве 200 500 мг/л.

Недостатком данного способа является большая длительность процесса очистки из-за недостаточной активности ультрадисперсных порошков, что связано с их получением в химически инертной газовой атмосфере и последующей пассивацией УДП на воздухе. При этом происходит их охлаждение и часть вещества переходит в оксиды-гидроксиды (до 15 мас.).

Основной технической задачей предложенного нами технического решения является повышение эффективности способа очистки воды от ионов тяжелых металлов, органических соединений и газов. По сравнению с прототипом расход реагента уменьшается на 25% и более. Кроме того, в предложенном способе не требуется операций по пассивированию, затариванию и хранению ультрадисперсных порошков, что снижает затраты на очистку воды от примесей по сравнению с прототипом.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки воды от газов, ионов металлов и органических соединений, включающем обработку воды ультрадисперсными порошками металлов, полученными электрическим взрывом проводников этих металлов, и отделение осадка, согласно предложенному решению, проводники перед взрывом размещают непосредственно в очищаемой воде или над этой водой, или в воздушно-водяной смеси, а затем взрывают, при этом соотношение вводимой в проводники энергии к энергии сублимации материала проводников составляет 0,6 1,1, а массу взрываемых проводников выбирают в пределах 50 150 мг на 1 л очищенной воды.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. В разрядную камеру наливали 1 л модельного водного раствора, содержащего ионы хрома с концентрацией 1 мг/л и меди 5 мг/л. Алюминиевую проволочку помещали в очищаемый раствор и диспергировали мощными импульсами тока так, что отношение введенной в проводник энергии к энергии сублимации материала проводника (e/ec) составляло 0,9. Общая масса взорванного алюминиевого проводника составляла 100 мг/л. Одновременно с электрическим взрывом происходило окисление образующего порошка. Затем отделяли осадок путем отстаивания. Остаточное содержание ионов хрома в воде определяли фотокалориметрическим методом.

Как следует из табл. 1, при обработке воды достигается практически полная очистка воды от ионов металлов при добавлении алюминия в количестве более 50 мг. Если добавлять алюминия меньше 50 мг/л, то очистка воды происходит недостаточно и количество ионов металлов превышает ПДК. Больше 150 мг/л алюминия добавлять нецелесообразно, т.к. очистка происходит уже при добавлении 50,0 мг/л. Таким образом, оптимальным является добавление 50 150 мг/л алюминия.

Как представлено выше, проводилась очистка воды от ионов хрома путем электрического взрыва алюминиевых проводников при изменении введенной в проводник энергии. Результаты экспериментов представлены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что при обработке воды практически полное удаление примесей происходит при e/ec0,6, но 1,1. При e/ec<0,6 введенной в проводник электрической энергии не- достаточно, чтобы достичь высокой дисперсности и активности продуктов взрыва, а при e/ec>1,1 продукты взрыва сильно активные и взаимодействуют преимущественно с водой, а не с примесями. Следовательно, оптимальным является диапазон вводимой энергии 0,6 1,1 e/ec.

Пример 2. Обработке подвергают воду, содержащую растворенный кислород в количестве 12 мг/л. Содержание кислорода определяли методом иодометрии. Обработку воды проводили как в примере 1.

Из табл. 3 следует, что при обработке воды достигается практически полная очистка воды от кислорода, если добавлять более 59 мг/л алюминия. Больше 150 мг/л добавлять нецелесообразно, т.к. эффект очистки уже достигнут.

Пример 3. обработке подвергают воду, содержащую 25 мг/л нитробензола. Исходную концентрацию до обработки воды и после обработки определяли методом жидкостной хроматографии.

Обработку воды проводили как в примере 1. Результаты экспериментов приведены в табл. 4.

Из табл. 4 следует, что при обработке воды практически полная очистка от нитробензола достигается, если добавлять 50 мг/л и более алюминия. Более 150 мг/л реагента нецелесообразно, т.к. эффект очистки достигнут.

Аналогичные результаты получены при обработке воды, содержащей -хлорнафталин, хлорбензол, хлористый бензил, а также при использовании вместо УДП алюминия другого реагента УДП железа. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки воды от газов, ионов металлов и органических соединений, включающий обработку воды ультрадисперсными порошками металлов, полученными электрическим взрывом проводников этих металлов, и отделение осадка, отличающийся тем, что проводники перед взрывом размещают непосредственно в или над очищаемой водой или в воздушно-водяной смеси, а затем взрывают, при этом отношение вводимой в проводники энергии к энергии сублимации материала проводников составляет 0,6 1,1, а массу взрываемых проводников выбирают в пределах 50 150 мг на 1 л очищенной воды.