Способ очистки сточных вод от органических веществ

 

Использование: относится к области очистки сточных вод, содержащих органические вещества. Сущность: способ заключается в электроокислении в щелочной среде с использованием нерастворимого анода, процесс ведут при напряжении зажигания микроплазменной дуги на аноде, в качестве которого используют металлы с вентильным эффектом или их сплавы с оксидным покрытием, нанесенным предварительно микроплазменной обработкой. В сточные воды дополнительно вводят алюминий натрия в количестве до 3 г/л. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к области очистки сточных вод, содержащих органические вещества, и может использоваться на предприятиях, имеющих химическое производство.

Известны способы очистки сточных вод от органических веществ путем электрообработки с использованием растворимого анода при рН 9-10 и анодной плотности тока 2,6-3 А/дм² [1] Известен также способ очистки сточных вод от органического вещества электродиализом при плотности тока 6-10 А/дм² и напряжении 15-75 В в течение 5,0-6,5 час [2] Недостатками этих способов является использование растворимого анода невысокой производительности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ очистки сточной воды от органического вещества путем электроокисления в присутствии щелочи с использованием графитового анода при плотности тока 5-50 А/дм² при температуре 20-40^oC [3] Недостатком такого способа очистки сточной воды от органического вещества является низкая скорость разложения органического вещества при достижении высокой степени очистки.

Целью изобретения является ускорение процесса разложения при достижении высокой степени очистки сточной воды от органического вещества.

Указанная цель достигается тем, что процесс ведут при напряжении зажигания микроплазменной дуги на аноде, а в качестве анода используют металлы с вентильным эффектом или их сплавы с оксидным покрытием, нанесенным предварительно микроплазменной обработкой и в сточные воды дополнительно вводят до 3 г/л алюмината натрия (ТУ 48-5-52-76).

На вентильных металлах и их сплавах (алюминий, титан, цирконий и т.д.) [4, c. 3] в электролитах при высоких (100 1000 в) напряжениях [5] возникает микроплазменный разряд [4] При этом, в канале микроплазмы достигается высокая температура (несколько тысяч градусов) [4, с.3] Напряжение загорания микроплазмы зависит от природы материала электрода, типа электролита и концентрации этого электролита.

При использовании предложенного способа очистки сточной воды от органического вещества наряду с электроокислением органического вещества при существенно высоком напряжении дополнительно происходит сгорание органического вещества во множестве каналов микроплазмы.

Примеры осуществления способа.

В качестве вентильного металла выбран наиболее доступный металл - алюминий АДI. Замена материала электрода на другой вентильный металл скажется только на величине напряжения загорания микроплазмы, В качестве модели водорастворимого органического вещества использовали фурфурол. Сточные воды, содержащие фурфурол, имеются на деревоперерабатывающих предприятиях. Аналогично фурфуролу будут изменяться концентрации других водорастворимых электроокисляемых органических веществ при обработке сточных вод предложенным способом.

Пример 1.

Электрохимическое окисление раствора фурфурола проводили в кислой среде.

Результаты представлены в табл. 1.

Напряжение на аноде 210 В, электрод с предварительным покрытием.

Пример 2.

Электрохимическое окисление раствора фурфурода проводили в щелочной среде едкого натрия. Начальная рН 9. Напряжение на аноде 340 В. Электрод без первоначального покрытия. Результаты представлены в табл. 2.

Пример 3.

Условия по примеру 2. На десятой минуте электроокисления фурфурола в электролит введено 3 г/л алюмината натрия. Результаты представлены в табл. 3.

Пример 4.

Окисление раствора фурфурола проводили в щелочной среде при рН 10. Напряжение на аноде 340 В. На электроде сформировано предварительное покрытие толщиной 40 мкм методом микродуговой обработки по заявке РФ N 5039771/26 от 24.04.92. Плотность тока на электроде при окислении составляла 3,25; 4,06; 4,22; 4,49 A/дм² количество алюмината натрия в растворе 3,0; 2,0; 1,0 и без алюмината натрия соответственно величине плотности тока. При содержании алюмината натрия более 3 г/л в растворе после электроокисления образуется белый осадок.

Результаты представлены в табл. 4.

В примерах 2-4 на электродах при обработке сточной воды наблюдается яркое свечение, происходят интенсивные микроплазменные разряды.

Пример 5 (по прототипу).

В электролите по условиям прототипа при начальной концентрации фурфурола и формальдегида в отдельных электролитах 0,13 и 0,10 в мас. соответственно электроокисление проводили при напряжении 95 В в течение 50 мин. Конечное содержание органики в отдельных электролитах составило 0,105 и 0,082% соответственно.

На электроде микроплазменных процессов не наблюдается.

Анализ представленных данных указывает, что предложенный способ электроокисления органических веществ в щелочных сточных водах в режиме дополнительного микроплазменного сжигания при напряжении, превышающем напряжение загорания микродуги, обеспечивает более быстрое окисление органики при увеличении степени очистки (сравните примеры 2-4 и 5). Дополнительное введение алюмината натрия в количествах до 3 г/л способствует интенсификации процесса. Применение в качестве электрода вентильного металла с предварительно нанесенным оксидным покрытием также способствует интенсификации процесса за счет исключения первоначального инкубационного периода загорания микроплазмы на электроде.

Источники информации 1. А.с. СССР N 966029, кл. С 02 F 1/46.

2. А.с. СССР N 1039890, кл. C 02 F 1/46.

3. А.с. СССР N 990679, кл. C 02 F 1/46 (прототип).

4. В.И.Черненко, Л.А.Снежко, И.И.Папанова. Получение покрытий анодноискровым электролизом. Л. Химия, 1991 г. с.128.

5. А.с. СССР N 926083, кл. C 25 9/06.9

Формула изобретения

1 1. Способ очистки сточных вод от органических веществ путем электроокисления с использованием нерастворимого анода в щелочной среде, отличающийся тем, что процесс ведут при напряжении зажигания микроплазменной дуги на аноде, в качестве анода используют металлы с вентильным эффектом или их сплавы с оксидным покрытием, нанесенным предварительно микроплазменной обработкой.2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в сточные воды вводят дополнительно алюминат натрия в количестве до 3 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1