Фильтрующий материал для очистки промышленных и бытовых сточных вод

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ ЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892230/26 (22) 05.11,90 (46) 07.10.92. Бюл. № 37

{71) Северный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (72) В.Л.Богданов, Т,А.Ананьева, Г.В,Иванова и Н,Н.Нетреба (56) 1, Заявка ФРГ ¹ 2206445, кл. 12 d 1/03, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 806615, кл. С 02 F 1/42, 1978.

Изобретение относится к фильтрующим материалам для очистки промышленных сточных вод, содержащий ионы цветных металлов, нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ и бытовых, отработанных сточных вод агропромышленного производства, содержащих химмелиорэнты, которые в неограниченном количестве вносятся в почву.

Известен фильтрующий материал на основе торфа и из других органических материалов, обогащенных углеродом в их естественном состоянии для очистки сточных вод (1). Однако, известный фильтрующий материал характеризуется низкой адсорбционной способностью и механической прочностью, не может быть регенерирован, в результате чего имеет одноразовое использование. Плохая проницаемость торфа потоку фильтруемой жидкости ухудшает гидравлические характеристики фильтрующего материала, Наиболее близким решением к заявленномутехническому решению является фильтрующий материал для очистки сточных вод от ионов цветных металлов, нефтепродуктов и синтетических поверхностно-актив(s1)s В 01 D 39/02; В 01 J 20/00 (54) ФИЛ6ТРУК:)ЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ

ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД (57) Использование: материал предназначен для очистки вод от ионов цветных металлов, нефтепродуктов и поверхностноактивных веществ. Сущность изобретения: материал содержит 22-24 вес,7; торфа и 76 — 78 вес. / поливинилформаля. 2 табл. ных веществ, включающий торф и осадок нейтрализованных травильных растворов, содержащий гидроокись железа, сульфат кальция и известь, причем осадок представлен 30 — 707 общего веса, а торф — остальным весом (2).

Недостатком известного фильтрующего материала является нестабильность процесса очистки, что приводит к снижению качества очистки,и кратковременность использования фильтрующего материала.

Причиной является образование трещин в слое фильтрующего материала из-за частичного растворения в гидроокиси железа и сульфата кальция, входящий в состав гранул, в котором идет сорбция цветных металлов гальванического производства. а также регенерация фильтровального материала. В связи с этим ослабеваются связи между гранулами, через образовавшиеся трещины металлы проникают в фильтрат, происходит разрушение фильтра, ухадшается прочность и срок действия фильтра, снижается обменная емкость по металлу уже во втором цикле сорбция-регенерация, кроме того, через образовавшиеся трещины происходит вымывание гуминовых кислот из торфа, что

1766461

50

55 вызывает еще и загрязнение фильтруемой воды органикой, Целью предлагаемого технического решения является повышение сорбционной емкости, Поставленная цель достигается тем, что фильтрующий материал для очистки промышленых и бытовых сточных вод, включающий торф, согласно изобретению, дополни ельно содержит поливинилформаль в следующем соотношении компонентов, мас; %! торф * — 22-24 поливин йлфдрммал ь— 76-78

В результате равномерного рас",ðåäåления волокон торфа в вязком растворе поливинилформаля с последующим отверждением образуется пористая упорядоченная структура фильтрующего материала, позволяющая повысить качество очистки за счет увеличения емкости поглощения и прочности структуры фильтрующего материала, Кроме того, при этом возрастает продолжительность цикла очистки и количество циклов сорбция-регенерация, Для получения фильтрующего материала использовался верховой торф, влажностью 25 — 30%. Смеси получали простым смешиванием торфа с ", oëèâèíèë opìàëåè 3 до однородной массы. Затем эту массу закладывали в форму, повторяющую конфигурацию и размеры фильтрующего элемента очистительной колонки. После этого форму с фильтрующим материалом помещали в 3 термастат при т = 70 С на 1 ч, а затем его отмывали водой от избытка соляной кислоты. Полученным фильтровальным материалом заполняли колонку(высота слоя 100 мм, диаметр колонки 60 мм) и пропускали рас- 4 твор сульфата меди с концентрацией 1,5 r/ë со скоростью подачи 1 м/ч. Эффективность сорбции оценивалась по степени использования обменной емкости фильтровального материала и полной динамической обмен- 4 ной емкости.

Регенерацию фильтровального материала после его насыщения проводили 10% раствором серной кислоты.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава фильтрующего материала были подготовлены 5 смесей компонентов с различным их соотношением. Результаты исследования приведены в табл. 1.

Анализ результатов исследования заявляемого фильтрующего материала показывает, что наилучшие показатели степени очистки имеет фильтрующий материал, состоящий: торф 22 — 25%, поливинилформаль

75 — 78%. Обменная емкость при таких соотношениях компонентов составляет 4,3 — 4,5 ммоль/г, динамическая емкость до проскока 1,5-1,6 ммоль/г, полная динамическая емкость 173 — 206 мг/r. При соотношении компонентов: торф 21%, поливинилформаль 79 показатели степени очистки низкие, При соотношении 25% и 75% показатели степени очистки начинают падать.

Показатели надежности и долговечности наиболее высокие при соотношениях составов торфа 22 — 24, поливинилформаля

76 — 78%, Относительная деформация в мокром состоянии составляет 85 — 90%. При другом соотношении торфа и поливинилформаля показатели эти ниже, механическая прочность высокая при составе торфа 21-24%. Г1ри повышении количества торфа в фильтрующем материале механическая прочность ухудшается, что ведет к снижению долговечности и надежности фильтра. учитывая все показатели исследования, характеризующие надежность, долговечность и качество очистки заявляемого фильтрующего материала, наиболее высокоэффективным является фильтрующий материал, имеющий состав торфа 22 — 24, поливинилформаля 78 — 76%

Степень десорбции составила 100%.

При проверке устойчивости материала в многократных циклах сорбция-регенерация установлено, что после 150 циклов динамическая активность по меди остается неизменной.

Исследование эффективности очистки по сравнению с прототипом проводилось на примерах пропускания через фильтрующий материал, изготовленный катионоактивным

ПАВ; раствора-красителя катионного синего при концентрации 10 мг/л и эмульсии; масла при концентрации 2 г/л.

Сравнительные данные по результатам очистки приведены в табл, 2.

Анализ результатор исследования показывает, что по сравнению с прототипом обменная емкость предлагаемого фильтрующего материала выше примерно в

2 раза. Степень извлечения катионов минеральных солей и нефтепродуктов также выше.

Таким образом, заявляемый фильтрующий материал, имеющий в своем составе

22 — 24 торфа и 76-78 поливинилформаля,обладает высокой поглотительной емкостью, высокой механической прочностью и хорошей проницаемостью благодаря созданию структуры из равномерно расположенных волокон торфа, имеющей порозность и высокую устойчивость при многоразовых циклах использования, 1766461 сти материала, он дополнительно содержит поливинилформаль при следующем соотношении компонентов, мас. %: торф— 22-24; поливинилформаль— 76-78.

Формула изобретения

Фильтру с ..;ий материал для очистки промышленных и бытовых сточных вод, содержащий торф, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной емкоТаблица 1

Ед. изм.

Характеристика свойств

112

23/76

25/75

24/76

106

22/78

21/79 ммоль

4,0

4,5

4,3

4,4

4,3

1,5

1,6

1,5

1,2

1,5 мг/г

189,0

191,5

173,0

206,0

120,6

80

60

0,90

0,90

0,90

0,86

0,93

81

85

70 кг/мз

140

132

140

130

147

89

90 м/сут

106

105

110

110

25

25

Таблица 2

Составитель В.Богданов

Редактор С.Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Заказ 3497 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Полная обменная емкость

Динамическая емкость до проскока

Полная динамическая емкость

Реализуемая обменная емкость сорбента

Коэффициент использования емкости

Относительная деформация в мокром состоянии

Кажущаяся плотность материала

Механическая прочность

Коэффициент фильтрации

Изменение геометрических размеров при переходе из сухого во влажное состояние, не более

Соотношение исхо ных компонентов: то, ПВФ, г,