Способ очистки водных растворов от органических кислот

 

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТЮРОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ, вкпючакщий сорбцию на оксиде алюминия , содержащем соединения никеля, отличающийся тем, что, с целью повьввення степени очистки от щавелевой кислоты при многократном использовгшии сорбента без регенерации и снижения расхода сорбента , в качестве соединений никеля используют гидроалюминаты никеля, а очистку ведут при рН 2,0-3,5. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание ионов Ni в сорбенте составляет 3-8 мг/ион/г AljO,. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„119S011

15ц С 02 Р !/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3690545/23-26 (22) 11.01.84 (46) 15.12.85.Бюл. Ф 46 (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им.Ленсовета (72) Л.П.Сигналова, В.А.Торгованова, Ю.В.Коновалова, И.Н.Сигналов, А.П.Душина и В.Б.Алесковский (53) 628.543 (088.8) (56) Ефремов А.И. и др. Очистка сточ. ных вод от органических примесей адсорбентом на минеральной основе.—

Химическая промышленность, У 10

1980, с.592-594.

Патент ФРГ N 2759822, кл. С 02 F 1/28,,1982. (54) (57) I . СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ

РАСТВОРОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ, включающий сорбцию на оксиде алюминия, содержащем соединения никеля, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки от щавелевой кислоты при многократном использовании сорбента без регенерации и снижения расхода сорбента, в качестве соединений никеля используют гидроалюминаты никеля, а очистку ведут при рН 2,0-3,5.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что содержание ионов Ni в сорбенте составляет г

3-8 мг/ион/г А1 0з.

Таблица l

Вре кон осле контакт моль/л так ас.7 мг-ио та

8,1

1,5

0,0472

0,0442

0,0430

0,0412

О, 0398

О, 0382

0,0342

0,0280

2 ч

14,1

3,0

12 ч

17,4

3,6

1 сут

2 сут

3 сут

6 сут

16 ут

90 сут

20,9

4,5

23,4

5,2

26,0

6,0

8,0

32,0

39,4

4 119801

Изобретение относится к очистке сточных вод от карбоновых кислот, в частности от щавелевой кислоты сорбцией.

Целью изобретения является повышение степени очистки водных растворов от щавелевой кислоты при многократном использовании сорбента без регенерации и снижение расхода сорбента. 10

Очистку водных растворов от щавелевой кислоты осуществляют s стати ческих условиях в процессе контакта сорбента с растворами в интервале значений рН 2,0-3 5, при соотноше- 15 нии Т:Ж = 1:50-100 в течение 60 мин при перемешивании на механических встряхивателях с последующим разделением фаз.

Увеличение концентрации ионов ни- 20 келя в виде гидроалюминатных соединений в составе сорбента от 3,0 (14,42 мас, ) до 8,0 мг-ион (32,0 мас.j )на 1 r Al 0, способствует повышению степени очистки вс уных 25 растворов от щавелевой кислоты от

85 до 99Х.

Дальнейшее увеличение концентрации ионов никеля .в сорбенте

>8,0 мг-ион/г (32,0 мас./) приводит M

Пример 2. Навески активного оксида алюминия, содержащего гидроалюминаты никеля в количестве к снижению эффекта очистки от щавелевой кислоты в связи с уменьшением величины удельной поверхности сорбента при больших степенях модифицирования.

После многократного использования сорбента для очистки нескольких смен исходного раствора, когда его емкость по щавелевой кислоте полностью реализуется, проводят термическую окислительную регенерацию сорбента при 400 С в течение 5 мин о и используют его вновь для очистки растворов. !

Пример 1. Навески активного оксида алюминия марки А-1 с размером частиц 0,2-0,4 мм помещают в стеклянные колбы и заливают определенным объемом раствора аммиаката никеля с концентрацией Cfkj(NHy)F2+3 =

= 0,0502 моль/л при соотношении

Т:Ж = 1:500; концентрация аммиака

C(8H ) = 0,533 моль/л; рН раствора—

10,65 ед. Процесс ведут в статических условиях при периодическом перемешив анни. Содержание ионов 11 в сорбентах в зависимости от времени контакта реагентов приведено в табл.1. г- ..

Содержание ионов никеля в сорбенте

4,5 мг-ион никеля на 1 r А1 О (20,9 мас., размер частиц 0,20,4 мм) по 1 r заливают 50 мп раст1

Таблица2 моль н/о н/о

7,00 10

2,3

100

3,50 i10

1,75. 10

99,5

l 5

2,3

308

8,75"10

8, 10 0100-э

2,30; 10

1,57 ° 10

99,0

7,7

2,1

713

4,60 "10

1,24" 10

405

80,0

2,1

2024

10912

145

21,1

2,1

13816

Продолжение табл.3

25 рН исх ного р вора

-Э

5,20 10

6,54 10

35,8

6 5

10,0

20,4

Таблица3

Степень очистки,7. (<<,o j осле конрН исходного раствора акта, оль/л

8 10 10

8,50 10

90,0

2,0

89,5

2,3

-1

9,72 10

811, 0

3,0 э

1,05 10

5,10 10

87,0

3,5

5 0

37,0 вора щавелевой кислоты (Т:Ж = 1:50) и перемешивают на механических встряхивателях в течение 1 ч. Затем раствор отделяют от твердой фазы декантацией и анализируют на содерН р и м е р 3. Навески актив;ного оксида алюминия, содержащего гидроалюминаты Я; в ко° г.+ личестве 4,5 мг-ион на 1 r

Al 0 (20;9 мас.%, размер частиц 0,2-0,4 мм) по 0 25 r заливают 25 мп 8,10 10 M раствора щавелевой кислоты (Т:Ж = 1: 100 ), изменяя величину рН исходного раствора от 2,0 до 10,0 ед. Данные по очистке растгэров от щавелевой кислоты для различных величин рН исходного раствора после контакта сорбента с очищаемым раствором в течение 1 ч при перемешивании представлены в табл. 3..

l 198011 4

;жанне оксалат-ионов. Данные по очист. ке растворов от щавелевой кислоты для различных концентраций исходных растворов представлены в табл.

5 > °

40 Как следует из данных табл.3, максимальная степень очистки растворов от 1цавелевой кислоты достигается в интервапе значений рН =- 2,0 - 3 5 ед; .при рНс2,0 происходит активное

45 растворение сорбента и его необратимое разрушение.

Пример 4. Навески активного оксида алюминия, содержащего гидро° zt . алюминаты Ni в количестве

S0 4,5 мг-нон на 1 r Al О. (20,9 Мас.7) заливают 8 10 10 M раствором щавелевой кислоты с рН 2,20, изменяя величину соотношения Т:Ж. Данные по очист. ке растворов от щавелевой. кислоты

55 при различных величинах соотношений Т:Ж после 1 ч контакта сорбента с раствором при перемешивании предс тавлены в табл.4.

1198011

Таблица4

4 к

Величина соот ношения Т:Ж

8,75 10 99,Р

1:50

Т а б л и ц а 5 ичина льной

Конце н ионов в А1 0 верхноссорнтов, м /r мг-ион/

0 4 ° 14 "10 49 0

200

1,25 10 84,5

230

8,1

1,5

14» 4 1,00 10 87 э 6

17,4 9,55 ° 10 88,2

20э9 8э49 10 89е5

250

3,0

260

3,6

280

4,5

23,4 6,50 "10 92,0

260

5,2

2,55 ° 10 97,0

26,0

32,0

230

6,0

7,50 F10 90,8

220

8,0

39,4

4,30 10 47,0

180

1: 500 5,87 ° 10 27,4

1:100 8,49 10 89,5

Из табл.4 видно, что для выбранной исходной концентрации щавелевой кис- 15 лоты оптимальным интервалом соотноше- ния Т:Ж, в котором достигается очистка на 89,5-99,0% является 1:100- .

1:50.

Как следует из полученных данных, 50 максимальный эффект очистки растворов от щавелевой кислоты достигается на сорбентах, содержащих в своем соста2Ф ве от 3,0 до 8,0 мг-ион М на 1 г

A 120..

Пример 6. Навески активного оксида алюминия, модифицированного

+ ионами Ц1 н количестве 4,5 мг-ион

Пример 5. Навески исходного активного оксида алюминия, содержащего ионы N в виде гидроалюми° 1+ натных соединений в количестве от

1,5 (8,1 мас.%) до 11,1 (39,4 мас.%) мг-ионов на 1 г А1 0 (размер частиц

0,2 — 0,4 мм), по 0,25 г заливают

25 мп (Т:Ж = 1:100) 8,10 ° 10 M раствора щавелевой кислоты с величиной рН = 2,3 и перемешивают на механических встряхивателях в те ение 1 ч.

По окончании перемешивания раствор отделяют от твердой фазы декантацией и анализируют на содержание оксалатионов. Данные по очистке растворов от щавелевой кислоты образцами активного оксида алюминия с различным содержанием ионов И1 представлены

zt в табл.5. на l r А1,0 (20,9 мас.%), размер частиц 0,2-0,4 мм по 1 г заливают

50 мл 8,10 10 M раствора щавелевой кислоты Т:Ж = l:50 с величиной рН 2,3 (XIIK = 130 мг,О/л /) перемешивают на механических встряхивателях в течение 1 ч. Ввйду того, что .сорбционная емкость образцов по отношению к оксалат-ионам при их оДно1198011

Данные по очистке растворов от щавелевой кислоты при многократном использовании одной и той ае навески сорбента для нескольких сиен ис5 ходного растворапредставлены втабл.б

Т а б л и ц а б

8,6 10 35,4

2,4 .10 34,6

35,4 99,2

70,0 97,0

1,3

3,8

2,6 ° 10 24, l

94,1 67,7

105,0 30,8

110,4 15,0

ll,0

5,6 10

6,9 10

110

5,4

Из данных табл.б следует, что емкость сорбента по щавелевой кислоте реализуется почти полностью после

5 смен очищаемого раствора над одной и той ае навеской сорбента, причем в первых двух сиенах раство30 ра достигается степень очистки

97,0-99,2Х.

Пример 7. В условиях, аналогичных примеру б, сорбенты, использованные для очистки от щавелевой кислоты 5 смен раствора, быпи подвергнуты термической окислительной о, регенерации при 400 С в течение

5 мин и вновь использованы для удаления щавелевой кислоты из водных

4п растворов.

Данные по очистке растворов от щавелевой кислоты для двух регенераций сорбента при многократном его использовании поспе ка пдой регенерации представлены в табл.7.

Т аблица 7

99,2

80,1

8,0 ° 10

-3

1 6 ° 10

35 4

28,6

3,5 ° 10

20,3

57,0

7 кратном использовании в выбранных условиях не реализуется полностью, сорбенты былииспользованы многократно для очисткинескольких сменраствора от щавелевой кислотыбеэ регенерации.

Как следует из полученных результатов, емкость сорбента с увеличением количеств» регенераций падает . с 35,4 мг/г до 20,3 мг/г, а степень очистки с 99,2 до 57,0%, в связи с чем рационально после многократного использования сорбента проводить только одну его регенерацию.

Пример 8 сравнительный

По известному способу степень очистки растворов от лигнинсульфокислоты с концентрацией 1000 мг/л оксидом алюминия, содержащим ;максимальное ,количество ионов К, + (10 мас.%}, при ТЛ = 1:50 составляет 54Х а емкость сорбента< . в выбранных условиях сорбции 27 мг/г. Таким образом, для поглощения кг лигнинсульфокис-. лоты требуется 37 кг содержащего ионы g; < сорбента.

По предлокенному способу при очист ке водных растворов от щавелевой кислоты с концентраций 2024 мг/л сорбен° 2Ф том, содержащим 14,7 мас,X (4,5 мг-ион/г Al<0>} и Т:Ж = 1:50 степень очистки достигает 80Х (см.таблицу 2), а емкость сорбента

8l мг/г, т.е. сравнивая со способом" прототипом по расходу сорбента, для поглощения l кг щавелевой кислоты потребуется 12,3 кг сорбента, а при исходной концентрации щавелевой кислоты 713 мг/л с этим же сорбентом степень очистки повьппается до 99Х и емкость его составляет 35 мг/г

98011

Составитель Л,Ананьева

Редактор M. Недолуженко Техред М Лароцай

Корректор А. Тяско

Заказ 7676/23 Тираж 883

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 в выбранных условиях сорбции (табл.2). Однако, как следует из примера 6 (табл.6), емкость сорбента за 1 цикл сорбции в выбранных условиях не реализуется полностью и его можно использовать как минимум s 3 циклах сорбции без регенерации со степенью очистки 67,7-99 ° 2X, т.е. превышающей степень очистки по известному способу. В результате многократного использования сорбента его . емкость возрастает до 94, 1Х мг/г и для поглощения 1 кг щавелевЬй кислоты потребуется 10,6 кг .сорбента.

Если учесть, что высокая степень очистки растворов от щавелевой кислоты 87 ° 6 - 97,0Ж,см.табл. 4 и 5) . достигается и при меньшем соотношении Т:Ж = 1 :100, чем в известном

10 способе, то это позволяет еще в 2 раза снизить расход сорбента..

Применение предложенного способа очистки водных растворов от органических примесей, преимущественно щавелевой кислоты, обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: повышение степени очист. ки растворов от щавелевой кислоты

1б до 99,27 по сравнению с прототипом; сорбент прост в изготовлении и экономичен в применении ввиду возможности многократного его испрльзования для очистки нескольких .смен раствора без

15 регенерации; использование в качестве . основы для синтеза сорбента недефицитного материала - активного оксида алюминия, выпускаемого в промышленном масштабе.