Способ очистки водных растворов от пирена и бенз(а) пирена

 

Изобретение относится к сорбционным способам очистки водных растворов от пирена и бенз/а/пирена из водных растворов. Цель изобретения - повышение степени извлечения пиренов из водных растворов и упрощение процесса. Для осуществления способа обработку ведут синтетическими полиамидными адсорбентами на основе поли Е-капроамида в виде волокна, микроволокна, порошка при массовом соотношении пирена, бенз/а/пирена и адсорбента 1:/0,5 - 1,0/<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">4</SP> и 1:/5 - 10/<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">4</SP> соответственно. Способ позволяет повысить степень удаления пиренов за счет более высокой удельной сорбции, которая при однократном использовании больше в 30 раз, а при трехкратном - до 100 раз по сравнению с известным способом, что обеспечивает расход сорбента до 2 - 4 г/л. Способ обеспечивает высокую степень регенерации адсорбентов и осуществление способа возможно при 20 ± 2°С. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s С 02 F 1/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4385843/26 (22) 29,02.88 (46) 30.08.91, Бюл. М 32 (71) Научно-исследовательский HH<:òèòóò биологии при Иркутском государственном университете (72) Л. И. Белых, Г, Б, Боровский, К, И Лаптева и Д. И. Стом (53) 663. 631.8(088. 8) (56) Патент ФРГ М 1542259, кл. В 01 D 57/00, 1976. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ PACTBOPOB ОТ ПИРЕНА И БЕНЗ(А)ПИРЕНА (57) Изобретение относится к сорбционным способам очистки водных растворов от пирена и бенэ(а)пирена иэ водных растворов.

Цель изобретения — повышение степени извлечения пиренов иэ водных растворов и

Изобретение относится к сорбционным способам удаления полициклических ароматических углеводородов, многие из которых обладают канцерогенной активностью, из водных растворов и может найти применение при очистке и доочистке сточных вод предприятий термической переработки топлива, химической, нефте-, коксо-, сланцехимической промышленности, при очистке питьевых и бытовых вод, а также может быть использовано для концентрирования из воды с целью количественного анализа пирена (П) и бена(а)пирена (Б(а)П).

Цель изобретения — повышение степени извлечения пиренов иэ водных растворов и упрощение процесса.

Для осуществления способа извлечение пирена и бенз(а)пирена ведут полиамидными адсорбентами на основе поли Е-капроа,, Ы,„, 1673523 А1 упрощение процесса. Для осуществления способа обработку ведут синтетическими полиамидными адсорбентами на основе поли Е-капроамида в виде волокна, микроволокна, порошка при массовом соотношении пирена, бенэ(а)пирена и алсорбента 1:(0,51,0) 10 и 1:(5 — 10) 10 соответственно.

Способ позволяет повысить степень удаления пиренов за счет более высокой удельной сорбции, которая при однократном использовании больше в 30 раэ, а при трехкратном — до 100 раз по сравнению с известным способом, что обеспечивает расход сорбента до 2 — 4 г/л, Способ обеспечивает высокую степень регенерации адсорбентов и осуществление способа возможно при

20» 2 С. 2 э. п, ф-лы, 6 табл. мида в виде волокна, микроволокна, порошка при массовом соотношении пиренов и адсорбента 1:(0,5 — 1,0) 10 и 1:(5 — 10) 10 соответственно, Контакт водного раствора с адсорбентом может быть в условиях как статической, так и динамической сорбции при температуре, например, 20 +2 Ñ. В качестве адсорбентов используют полиамидное волокно в виде тонких нитей (50 — 60 мкм) или нарезанных игл (3 — 7 мм) из отходов капронового волокна-путанки, Из данного материала в лабораторных условиях может быть получен полиамидный адсорбент в виде микроволокна путем кислотного способа обработки (.О 50 — 60 мкм, длина игл 1-7 мм), Для сравнения были испытаны также полиамидные зерна из лески (-О 0.8 мм, длина

1-2 мм), полиамидный порошок промыш1673523 ленного способа производства (ФРГ, "Woelm") (зернение 100 — 300 мкм).

При всех материалах, кроме полиамидных зерен, достигается высокая степень извлечения Б(а)П (табл. 1). По сравнению с известным способом процесс проводят при

20+2 Ñ, Он отличается высокой удельной сорбцией Б(а)П вЂ” 12 — 18 мкг/г. Причем эти величины не являются предельными, Трехкратное использование одной и той же навески адсорбента показывает высокую насыщаемость полимерног<гматериала — до

30 — 42 мкг/г (табл. 2). Соотношение адсорбента и раствора в табл, 1 и 2 составляет 0,1

r в 200 мл, эффективность извлечения П при тех же условиях (время. контакта 60 мин) показана в табл. 3.

На примере полиамидного волокна установлено, что при исходных концентрациях Б(а)П 0,8 — 0,9 10 г/л имеет место рост степени извлечения его как с увеличением температуры в диапазоне 12 — 42 С, так и с возрастанием навески адсорбента (табл. 4), т.е., выбирая оптимальные параметры температуры или навески материала, можно достигнуть почти полного извлечения Б(а)П.

Данные извлечения Б(а)П в динамических условиях при скорости пропускания 5,0 мл/мин, соотношение сорбента и раствора

1,0 г/500 мл представлены в табл. 5, Установлено, что степень извлечения

Б(а)П и П не зависит от их исходных концентраций в растворе, а зависит от навески сорбента, Так, например, при содержании микроволокна 0,25 г/л степень извлечения

П была близкой (82 — 90 ) для широкого набора его исходных концентраций (2,910,0) 10 г/л (табл, 6), При навеске сорбента 0,5 г/л извлекается 100 П как для разных исходных концентраций. так и для разных адсорбентов (микроволокно, порошок). Аналогично степень извлечения

Б(а)П была близкой (около 100о ) при навеске адсорбентов 0,5 г/л при разных исходных концентрациях канцерогена и для всех предложенных видов сорбента. При близкой эффективности всех предложенных материалов они существенно отличаются в удельной поверхности (табл. 6).

Предлагаемые материалы способны удалять Б(а)П с высокой степенью, которая достигается при оптимальном содержании сорбента от 0,5 до 1,0 г/л. Уменьшение соответствует меньшей степени удаления, увеличение представляется нецелесообразным, так как цель достигается. С учетом

100 -ной сорбции максимально растворимых концентраций Б(а)П удельная сорбция этого оптимума составляет 20-10 мкг/г или в пересчете на массовое соотношение Б(а)П, адсорбент 1:5 10 -1:10 10 . Для П оптимальным выбран этот же интервал 0,5 — 1,0 г/л, в котором удельная сорбция составляет

5 200 — 100 мкг/г, а ма совое соотношение П. адсорбент 1:0,5 10 -1:1 10 . Полученные массовые соотношения для Б(а)П на поря, док и более превышают данный параметр известного способа 1:2,2 10 (табл. 6).

Следовательно, для объектов П и Б(а)П, обладающих канцерогенными свойствами и нуждающихся в удалении иэ питьевых и других загрязненных вод до глубокой степени очистки, предложен сорбционный способ. позволяющий удалять пирены с высокой степенью, при низких температурах и более низком расходовании полимерного материала по сравнению с известными способами.

Из испытанных адсорбентов наиболее удобным по своим гидродинамическим характеристикам, эффективности десорбции и регенерации является полиамидный адсорбент в виде волокна.

Таким образом, предлагаемый способ с использованием полиамидных адсорбентов на основе поли Е-капроамида в виде волокна, микроволокна, порошка позволяет добиться высокой эффективности удаления пирена, канцерогенного бенз(а)пирена иэ водных растворов (до 95-100 ), значительно повысить удельную сорбцию по сравнению с известным способом, например, при однократном использовании в 30 раэ, при трехкратном — до 100 раз (что позволяет вести сорбцию при невысоких навесках 2-4 г/л), проводить процесс при низких температурах (12-22 С), реализовать воэможность высокой степени регенерации адсорбентов, необходимой для повторного использования или для количественного анализа.

Формула изобретения

1. Способ очистки водных растворов от пирена и бенз(а)пирена, включающий обработку синтетическими полимерными адсорбентами, отл ича ю щийс ятем,что,c целью повышения степени извлечения пиренов и упрощения процесса, в качестве синтетических полимерных адсорбентов используют полиамидные адсорбенты на основе поли Е-капроамида.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что полиамидный адсорбент используют в виде волокна, микроволокна или порошка.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что массовое соотношение пирена, бенз(а)пирена и адсорбента составляет 1:(0,5-1,0) 10 и 1:(5-10) 10 соответственно.

1673523

Таблице!

Температура >)»)»>«x>«<>

Время контакта, мми

Удельнве Лесорбцин, сорбцня, я мкгlг

1,0 !n

Полизтмленовые зерна, 25 0, (известный способ) Не указа» Повмиенпяк но (до !00 <:) 0,4

-3

0,51 10

-з

0,70 10

О, 37 10

0,06 ln

Иопнамидные зерна, 0,5

20- 2

20 2

27,5

2,8

12,8

Иолиамнлное волокно, 0,5 (преплагяемый сп<>соб) 30

91,4

0,еп 1О

-3

0,79. 10

20 2

О

0,016 10

12,0

100

98,0

14,6

0,87 10

20+ 2

17,4

Полнамилный >To<>owo>< ("Нос!в", 4>РГ) 0,5 (предлагаемый способ) Попнами)2ный порошок

17,4

100 (ФРГ, "Woelm )

0 5

12,8

100

100

12 О

42,0

12,4

72,0

Всего:

Всего:

100

Полнамидное микроволокно (лабораторного способа получения)

0 5

30

11,0

100

>! 6

35,0

100

96зО

Всего:

Всего:

Табл

-5

5,0 10

100

100

Полиамидное микроволокно (лаборат. способа получения)

0,25

2,86-10

2,50 10

3,40 10

0,30 ° !0

100

100

Полимерный материал, навеска, гlл

Полнамилное микроволокно (лабо" раторный способ получения), 0,5 (предлагаемый способ) Полиамидный порошок (ФРГ, "WOelm" 7

0,5

0,87 !О

0>64 10

<> ьо.>о*

2,11 ° 10

0,62 10

0,55 ° 10

0 >8 ° ><>

1,75 10

И холнал Конечная Убыль, 2 конце><тра- концеитра««><, гlл ция, г/л

1673523

78,6; 87,7 90,2; 92,4 97,7

Ь6,0

94,3; 99,0

100, 0

83 0; 91,4; 89 3; 98,0

95,3

100

94,9

В виде волокна 2, 0

9Ь,1

87,4

В виде волокна, регенерированного гексаном после однократного использования, 2,0

0,014 10 98,2

0,78 10

В виде микроволокна (лабораторного способа полуцения), 2,0

Пирен

Полиамилное микроаолокно 0 (0,75 м /г) 90

82

88 82-9о

89

86 о

0,50

1ОО 5О

100 68

1ОО 2ОО

2,5

3,4

1О,O

1ОО 1ÎÎ

100 200

Полиамидный порошок, (фРГ, О, 50

"Moe1m") (34,0 и /г) 5,0

1О,О

Бена(а)пирен

12

2,9

4,0

4,4

5,0

В,о

10,0

92,4

100

-6

0,78 .10

0,78 10 .о

0,87 10

0,04 10

0,031 ° 10

0,11 10

Т а б л и ц а 4

1:2.10

1:1,4 10

1:0,5 1О

1:1 1О

1:0,5.10а

1673523

П о олвеиие таЬл,Ь

1:2,2. 10

25,0 1,0

О ° 4

Полиэтиленовые зерна, прн

100 С (прототип) 0,25 0,5

Полиамнлное ннкроволокно

Полнамилный поровок

"Muelm"

0,25 0,5

Полиамидиое инкроволокно 0,50 0,62

100

Попианидный поровок Moe lm"

0 50 0,68

100

1:7 ° 1О

Полиаиидное никроволокно 0,50 О, 79

14,6

98 >0

Полиамидиый воронок Woelm

1:6 1О

1:5,5 10

0,50 0,89

17,4

100

0,50 0,96

0,96

18,2

94,8

Полнамидное волокно, ("О, 75 ма/г) Составитель Л.Ананьева

Редактор .Н. Киштулинец Техред М. Моргентал Корректор М.Демчик

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2893 Тираж 614 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета г)о изобретениям и открытиям г1ри ГКНТ СССР

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