СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ


RU (11) 2135419 (13) C1

(51) 6 C02F1/72, C02F1/46 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

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

(14) Дата публикации: 1999.08.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 98102056/25 
(22) Дата подачи заявки: 1998.02.06 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.02.06 
(45) Опубликовано: 1999.08.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 1386585 A1, 07.04.88. RU 2057080 C1, 27.03.96. SU 277632 A, 22.07.70. SU 552309 A, 30.03.77. RU 2006479 C1, 30.01.94. US 4321143 A, 23.08.82. DE 4134003 A1, 15.04.93. DE 4026831 A1, 27.02.92. 
(71) Имя заявителя: Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН 
(72) Имя изобретателя: Рязанцев А.А.; Батоева А.А.; Жалсанова Д.Б. 
(73) Имя патентообладателя: Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН 
(98) Адрес для переписки: 670047, Улан-Удэ, ул.Сахьяновой 6, БИП СО РАН, Рязанцеву А.А. 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ 

Способ предназначен для окислительной деструкции органических загрязнений природных, оборотных и сточных вод. Сточную воду пропускают через загрузку из смеси железной стружки и углеродсодержащего материала в присутствии кислорода воздуха и пероксида водорода. В качестве катализатора окислительной деструкции используют соединения железа, генерируемые непосредственно в процессе очистки, при этом происходит окисление органических примесей молекулярным кислородом, активированное с помощью пары H2O2/Fe2+, а пероксид водорода берут в количестве 30 - 40% от стехиометрически необходимого. Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: повышение производительности и эффективности процесса очистки воды при одновременном снижении затрат на его проведение. 1 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам окислительной деструкции органических загрязнений природных, оборотных и сточных вод и может быть использовано в очистке природных и сточных вод от нефтепродуктов, пестицидов, хлорорганических, нитроароматических соединений, красителей и других веществ, опасных для здоровья человека и окружающей среды.

Известен способ очистки сточных вод от органических загрязнений реактивом Фентона с использованием катализатора - сульфата железа (II) [1]. Удельный расход пероксида водорода на деструкцию фенольных соединений составил 39,0 моль/моль при содержании Fe+2 400 мг/л, исходных концентрациях фенольных соединений 30-40 мг/л, времени реакции - 60 минут, pH 3,0.

Недостатками способа являются повышенный расход окислителя и катализатора, а также длительность процесса деструкции.

Известен способ окислительной деструкции органических загрязнений кислородом воздуха и пероксидом водорода с использованием углей, имеющих связанные в поверхностные комплексы каталитически активные ионы металлов (Fe(II), Fe(III) [2]. При этом степень очистки по фенолу достигает 88% при исходной концентрации 10-50 мг/л и времени контакта - более 60 минут.

Недостатками способа является необходимость предварительной подготовки гетерогенных катализаторов, недостаточная степень очистки по органическим загрязнениям и продолжительность процесса деструкции.

Наиболее близким к предлагаемому по сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от органических примесей обработкой пероксидом водорода в присутствии железосодержащего катализатора - сидерита [3] . Степень очистки сточных вод от фенола через 1 час после введения реагентов достигает 99,8% при исходной концентрации 0,05 моль/л и удельном расходе пероксида водорода 30 моль/моль.

Недостатками данного способа являются повышенный расход окислителя и длительность процесса деструкции.

Цель изобретения - сокращение продолжительности, снижение удельного расхода окислителя и упрощение процесса при сохранении высокой степени очистки воды от органических соединений за счет каталитической деструкции в процессе гальванокоагуляции в присутствии пероксида водорода.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки сточной воды от органических примесей, включающем ее пропускание с предварительно введенным кислородом и пероксидом водорода через загрузку из смеси железной стружки и углеродсодержащего материала, в качестве катализатора окислительной деструкции используют соединения железа, генерируемые непосредственно в процессе очистки, при этом происходит окисление органических примесей молекулярным кислородом, активированное с помощью пары H2O2/Fe+2, а пероксид водорода берут в количестве 20-40% от стехиометрически необходимого.

Сущность изобретения заключается в жидкофазной окислительной деструкции органических загрязнителей, присутствующих в воде, методом гальванокоагуляции в присутствии пероксида водорода.

В результате работы короткозамкнутого гальванического элемента Fe-C происходит растворение железа и его интенсивное окисление до Fe(II,III). При добавлении в обрабатываемую воду пероксида водорода в процессе гальванокоагуляции реализуются условия для существования в проточном режиме системы Фентона Fe+2-H2O2:

Fe0 - 2e ---> Fe2+

Fe2+ + H2O2 ---> Fe3+ + НО. + OH-

Fe2+ +.OH ---> Fe3+ + OH-

.OH + H2O2 ---> HO2. + H2O

При этом влияние O2 осуществляется не через исходные компоненты, а через промежуточные продукты, образующиеся в системе Fe2+ -H2O2-S (S - органический субстрат). Первичным продуктом окисления органических веществ реагентом Фентона является субстратный радикал R, который обладает восстановительными свойствами и, следовательно, эффективно реагирует с O2:

R+O2 RO2

Как показали эксперименты, для эффективного протекания процессов деструкции органических примесей достаточно ввести в раствор всего 20 - 30% требуемого по стехиометрии количества пероксида водорода, что свидетельствует о том, что пероксид водорода расходуется только на активирование окисляемых субстратов с образованием промежуточных радикалов, которые затем окисляются кислородом воздуха. Необходимое для окисления органических субстратов количество оксильных радикалов образуется при взаимодействии ионов Fe(II), непрерывно генерируемых в процессе окисления железного скрапа, с молекулярным кислородом. Дополнительно окислительные процессы интенсифицируются каталитическим взаимодействием оксильных радикалов и кислорода с окисляемыми субстратами на поверхности углеродсодержащего материала, модифицированного ионами железа.

Способ подтверждается следующими примерами:

Пример 1. Модельные растворы с исходной концентрацией n-фенилендиамина 20 мг/л подвергают гальванокоагуляционной обработке без добавления пероксида водорода и в его присутствии, взятого в требуемом по стехиометрии количестве. Продолжительность контакта загрузки с раствором составляет 5 мин. Эффект очистки без добавления окислителя составляет 20%. После гальванокоагуляции в присутствии пероксида водорода n-фенилендиамин не обнаружен.

Пример 2. Модельные растворы, содержащие пирокатехин в концентрациях 20 мг/л, подвергают гальванокоагуляционной обработке без добавления пероксида водорода и в его присутствии. Расход пероксида водорода по стехиометрии составляет 14 моль/моль. Продолжительность обработки 5 мин. Эффект очистки в отсутствии пероксида водорода составляет 50%, в случае обработки с добавлением пероксида водорода пирокатехин не обнаружен.

Пример 3. Модельные растворы фенола с исходной концентрацией 20 мг/л подвергают гальванокоагуляционной обработке в присутствии пероксида водорода. Продолжительность контакта 5 мин. После гальванокоагуляционной обработки с добавлением пероксида водорода в количестве 30-100% от стехиометрически необходимого фенол не обнаружен.

Пример 4. Проводят гальванокоагуляционную очистку промывных вод окислительного крашения меховой овчины в черный цвет, содержащих 19 мг/л окислительных красителей, без добавления пероксида водорода и в его присутствии. Продолжительность обработки 30 мин. Степень очистки без добавления пероксида водорода составляет 44%, в то время как эффективность очистки в его присутствии составляет 83%.

Области практического применения: очистка природных, оборотных и сточных вод от нефтепродуктов, пестицидов, хлорорганических, нитроароматических соединений, красителей и других трудноокисляемых токсичных загрязнений.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: высокая эффективность гальванокоагуляционной очистки воды от органических загрязнений в режиме окислительной деструкции в присутствии пероксида водорода, а именно повышение производительности и эффективности процесса очистки воды при одновременном снижении затрат на его проведение. Предлагаемый метод не вызывает вторичного загрязнения, повышения солесодержания.

Литература

1. Окислительная очистка фенолсодержащих сточных вод термической переработки сланцев / Прейс С.В., Каменев С.Б., Каллас Ю.И. // Химия и технология воды, 1994, 16, N 1, c.83-91.

2. Применение угольных катализаторов для окислительно-деструктивной очистки сточных вод / Тарковская И.А., Ставицкая С.С., Лукьянчук В.М., Тарковская Г.В.// Химия и технология воды, 1993, 15, N 7-8, с.578-583.

3. А. с. 1386585 СССР, МКИ4 C 02 F 1/72. Способ очистки сточных вод / И. И. Василенко, А.Н. Федосова, Н.М. Шевель - Опубл. 07.07.88, бюл. N 13. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ очистки сточных вод от органических примесей обработкой пероксидом водорода в присутствии железосодержащего катализатора, отличающийся тем, что используемые в качестве катализатора соединения железа получают непосредственно в процессе очистки при пропускании сточных вод через загрузку из смеси железной стружки и углеродсодержащего материала в присутствии кислорода воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что происходит окисление органических примесей молекулярным кислородом, активированное с помощью пары Н2О2/Fe2+, а пероксид водорода берут в количестве 30 - 40% от стехиометрически необходимого.




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