Способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов

 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих нескоагулированный латекс и полидисперсные частицы полимера. Способ включает добавление коагулянта, содержащего СаО-MgO, стадии коагуляции и удаления скоагулированных частиц, причем в качестве коагулянта используют насыщенный раствор СаО-MgO, полученный из отхода производства стройматериалов или некондиционного материала в соотношении полимер:коагулянт 1:(0,2-0,4) по сухому веществу, при этом отход применяют до полного извлечения СаО-MgO, а для приготовления насыщенного раствора коагулянта используют сточную воду, очищенную от латекса, количество которой зависит от расхода коагулянта. Предложенный способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов позволяет существенно уменьшить расход коагулянта и снизить вторичное загрязнение сточных вод различными загрязняющими веществами и инертными примесями, а также снизить стоимость очистки за счет применения отхода производства строительных материалов. При этом получают скоагулированный полимер, который может быть использован в качестве эластичной добавки в производстве резинотехнических изделий, эбонитов, кровельных материалов и дорожных покрытий. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам очистки сточных вод, содержащих нескоагулированный латекс и полидисперсные частицы полимера.

Известен прототип процесса очистки латекссодержащих сточных вод (патент - DE 4229264 A1, Verfaren und Vorrichtung zur Aufbereitung von latexhaltigen Abwassem // Изобретения стран мира, 1995, 8), который заключается в добавке коагулянта-осадителя и флокулянта, при этом на 1 кг латекса в 1 м³ сточной воды приходится 2-4 л 2-3% водного раствора коагулянта-осадителя, состоящего из технически чистого, сублимированного, обезвоженного FеСl₃, АlСl₃ и Аl₂(SO₄)₃ в весовом соотношении 12: 1,3: 1 до 17,2:1,8:1 и от 1 до 1,5 л 0,1-0,25% водного раствора флокулянта, состоящего из органического синтетического макромолекулярного водорастворимого полимеризата с неионогенными свойствами, а выпавший в осадок шлам латекса отделяется и обезвоживается.

Недостатки способа - большой расход дорогостоящих сублимированных обезвоженных составных частей коагулянта-осадителя, а также необходимость применения в качестве флокулянта дефицитного неионогенного синтетического полимеризата (PRAESTOL 2540). В способе не рассматриваются возможные пути утилизации скоагулированного полимера, но наличие металлов, в частности переменной валентности, в составе скоагулированной крошки каучука ограничивает его использование в резинотехнических изделиях, что приводит к накоплению специфических отходов.

Ближайшим прототипом является способ (патент US 4966714 Способ очистки сточных вод // Изобретения стран мира, 1992, 3), включающий этап добавления продукта термического распада системы, имеющей состав из CaO-MgO-SiO₂ самостоятельно или в комбинации по крайней мере с солью металла, подобранной из группы, состоящей из соли железа и соли магния, в сточную воду, содержащую эмульсию или латекс, таким образом вызывая коагуляцию и седиментацию частиц, состоящих главным образом из смол, имеющихся в сточных водах, и затем удаление скоагулированных частиц.

Недостатки данного способа - сложная подготовка продукта термического разложения, требующая больших затрат электроэнергии, применения высоких температур 800-1000^oС, невозможность применения выделенного полимера в качестве эластичной полимерной добавки вследствие высокого содержания примесей (40%) в виде оксидов и гидроксидов магния и кальция, что также приводит к вторичному загрязнению сточных вод.

Технической задачей является упрощение и удешевление способа выделения каучука из латексных стоков, снижение вторичного загрязнения сточных вод и создание безотходного метода.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов, включающем добавление коагулянта, содержащего CaO-MgO, стадии коагуляции и удаления скоагулированных частиц, новым является то, что в качестве коагулянта применяют насыщенный раствор CaO-MgO, полученный из отхода производства стройматериалов или некондиционного материала в соотношении полимер:коагулянт 1:(0,2-0,4) по сухому веществу, при этом отход применяют до полного извлечения CaO-MgO, а для приготовления насыщенного раствора коагулянта используют сточную воду, очищенную от латекса, количество которой зависит от расхода коагулянта.

Способ осуществляется следующим образом.

Способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов включает стадию выделения каучука с помощью раствора коагулянта.

Коагуляция латекссодержащих сточных вод проводится раствором, приготовленным путем многократного растворения отхода производства частично возвращаемыми щелочными очищенными от латекса стоками. Отходы и некондиционные материалы, содержащие CaO-MgO, растворяются в ограниченном количестве из-за достижения равновесного состояния не более 3,5 г/дм³. Многократное растворение способствует снижению коагулирующего агента и вторичному загрязнению сточных вод, а выделенные каучуки содержат ограниченное количество гидрооксидов кальция и магния, что дает возможность использовать их в резиновых смесях.

Приготовление коагулирующего раствора проводится в емкости с перемешивающим устройством, куда подают часть очищенного стока со стадии очистки латексcодержащих стоков и загружают отход или некондиционный материал. После стадии растворения проводят отделение растворимой части от твердой фазы путем фильтрации или отстаивания. Затем отделенный раствор, содержащий коагулирующий агент, направляют на стадию очистки латексных стоков, а влажный отход или некондиционный материал возвращаются на последующее извлечение растворимой части, т.е. коагулирующего агента.

Процесс очистки латекссодержащих стоков проводят в аппарате с перемешивающим устройством, в который с помощью дозаторов подается латексный сток и раствор коагулянта. Расход коагулянта в пересчете на сухое вещество (мас. д. ) составляет в соотношении полимер:коагулянт=1:(0,2-0,4). Нижний предел расхода ограничен пороговой концентрацией процесса коагуляции, а верхний предел лимитируется временем коагуляции 3-10 мин, что способствует протеканию процесса полной коагуляции и образованию оптимальной по размеру крошки каучука, а также исключению процесса "комовой" коагуляции.

Полученная полидисперсная крошка каучука затем направляется на фильтрующую поверхность. Фильтрующая поверхность представляет собой капроновую микросетку с размером ячеек 80-120 мкм. Отделенная влажная крошка каучука направляется на механическое обезвоживание и сушку, а сточная вода направляется на стадию нейтрализации кислых стоков или после подкисления на биологические очистные сооружения, а часть щелочной воды возвращается на стадию растворения отхода или некондиционного материала производства стройматериалов.

Способ поясняется примерами Пример 1 Стадия приготовления раствора коагулянта.

В емкость с перемешивающим устройством наливают часть сточной воды, очищенной от латекса, с предыдущего опыта коагуляции латексных стоков количестве 1 дм³, а затем при включенной мешалке помещают влажный отход производства с предыдущей стадии приготовления раствора коагулянта в количестве 0,15 кг. Сточная вода со стадии очистки латексных стоков представляет щелочной раствор, содержащий преимущественно гидрооксиды кальция и магния 0,2 г/дм³. В процессе растворения происходит насыщение сточной воды гидрооксидами кальция и магния до содержания 3,5 г/дм³, т.е. получают коагулирующий раствор.

Стадия коагуляции латекссодержащих стоков.

Латексные стоки объемом 10 дм³ с содержанием полимера 1 г/дм³ помешают в аппарат с перемешивающим устройством, где подвергаются коагуляции с помощью приготовленного раствора объемом 0,67 дм³ из расчета полимер:коагулянт=1,00: 0,30 по сухому веществу. Время коагуляции составляет 4-8 мин, при этом получается однородная по размеру крошка каучука.

Стадия выделения крошки каучука.

Отделение полученной крошки каучука от водной фазы происходит с помощью фильтрующей поверхности из капроновой микросетки с размером ячейки 120 мкм. Однородная по размеру крошка каучука технологична и хорошо поддается предварительному обезвоживанию. Отделенная каучуковая крошка направляется в отжимную червячную машину, а часть очищенной от латекса сточной воды в количестве 1 дм³ возвращается на стадию приготовления раствора коагулянта. Остальная часть сточной воды (9 дм³), очищенной от полимерных загрязнений в виде латекса, сбрасывается в канализацию.

Пример 2 Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 0,57 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,20 по сухому веществу.

Процесс осуществим, но резко возрастает время коагуляции до 2-3 часов. Показатели качества сточной воды имели граничные значения нормативных требований.

Пример 3 Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 0,43 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,15 по сухому веществу.

Процесс коагуляции не наступает.

Пример 4 Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 1,12 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,40 по сухому веществу.

Процесс осуществим, но резко сокращается время коагуляции до 1 минуты, что способствует получению разнородной по размеру крошки каучука, однако она способна к обезвоживанию, а показатели качества сточной воды соответствовали нормативным требованиям.

Пример 5 Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 1,29 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,45 по сухому веществу.

Процесс осуществим, но резко сокращается время коагуляции до 30 секунд. Это способствует течению "комовой" коагуляции, сопровождающейся образованию одной крупной крошки и налипанию каучука на перемешивающее устройство и стенки аппарата. Однако дальнейшая переработка выделенного каучука затруднена из-за сложности транспортирования и обезвоживания на фильтрующей поверхности. Показатели качества сточной воды соответствовали нормативным требованиям (см. таблицу).

Таким образом, достигается следующее: а) в качестве коагулирующего раствора применяется многократная вытяжка из отхода или некондиционного строительного материала, содержащего в своем составе CaO-MgO; б) расход очищенного коагулянта, содержащего гидрооксиды кальция и магния, составляет по сухому веществу (мас.д.) в соотношении полимер:коагулянт=1:(0,2-0,4); в) сокращается расход материала на приготовления раствора коагулянта в 2,5-4,5 раз из-за использования многократного его растворения в очищенной воде и частично возвращаемой на растворение (6-15 об.д.,%);
г) используется насыщенный раствор в качестве коагулирующей системы латексных стоков, что снижает вторичное загрязнение сточных вод различными загрязняющими веществами и инертными примесями;
д) полученная каучуковая крошка может быть использована в качестве эластичной добавки в производстве резинотехнических изделий, эбонитов, кровельных материалов и дорожных покрытий;
е) образующиеся щелочные стоки в производстве эмульсионных каучуков дефицитны, поэтому могут быть использованы при нейтрализации кислых стоков.

Таким образом, предлагаемый способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов позволяет существенно уменьшить расход коагулянта и исключить флокулянт из состава коагулирующей системы, снизить стоимость очистки за счет применения отхода производства строительных материалов, а также получить скоагулированный полимер, который может быть использован в качестве эластичной добавки в производстве резинотехнических изделий, эбонитов, кровельных материалов и дорожных покрытий.

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов, включающий добавление коагулянта, содержащего СаО-МgО, стадии коагуляции и удаления скоагулированных частиц, отличающийся тем, что в качестве коагулянта применяют насыщенный раствор СаО-МgО, полученный из отхода производства стройматериалов или некондиционного материала в соотношении полимер: коагулянт 1: (0,2-0,4) по сухому веществу.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отход применяют до полного извлечения СаО-МgО.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для приготовления насыщенного раствора коагулянта используют сточную воду, очищенную от латекса, количество которой зависит от расхода коагулянта.

РИСУНКИ

Рисунок 1