Способ сорбционной очистки сточных вод от красителей
Владельцы патента RU 2430888:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод красильных и отделочных цехов предприятий текстильной и легкой промышленности, предприятий бытовой химии, кожевенных заводов. Для осуществления способа сорбционной очистки сточных вод от красителей в качестве сорбента используют природный магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%) и измельченный до зерен размером 0,5-3 мм. Степень сорбции красителей из сточных вод достигает 100% при перемешивании и контакте фаз в течение 20-30 минут. Изобретение обеспечивает расширение ассортимента применяемых при очистке сточных вод сорбентов, упрощение условий приготовления сорбентов при сохранении высокой степени очистки от красителей. 3 табл.
Изобретение относится к способам очистки сточных вод от красителей и может быть использовано для очистки сточных вод красильных и отделочных цехов предприятий текстильной и легкой промышленности, предприятий бытовой химии, кожевенных заводов.
Известен способ сорбционной очистки сточных вод от красителей, включающий подачу и отвод сточных вод, перемешивание вод и сорбента, отделение сорбента, причем в качестве сорбента используется твердый углеродсодержащий отход электродных производств, например, производства графитовых электродов [1]. Указанный отход представляет собой продукт термической обработки кокса, используемой в печах графитизации электродов в качестве теплоизоляционной и токопроводящей прослойки.
Недостаток способа - отсутствие достаточных количеств предлагаемого сорбента, в то время как красильно-отделочные производства отличаются огромным количеством сточных вод: на 1 т окрашенной продукции расходуется 50-430 м3 воды; способ рекомендован, в основном, для очистки сточных вод от красителей в полиграфической промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является очистка сточных вод от красителей с использованием суспензии монтмориллонита (природного сорбента) в 0,1 М растворе хлорного железа, активированный акустическими колебаниями [2].
Недостатком способа прототипа является трудоемкость процесса приготовления суспензии сорбента, необходимость обработки сорбента ультразвуком частотой 22 кГц.
Технической задачей изобретения является расширение ассортимента применяемых при очистке сточных вод сорбентов, упрощение условий приготовления сорбентов при сохранении высокой степени очистки.
Технический результат достигается тем, что в качестве сорбента при очистке сточных вод от красителей применяют магнийсодержащий материал, который измельчают до зерен размером 0,5-3 мм, перемешивают фазы в течение 20-30 минут. Применяемый магнийсодержащий материал, согласно проведенным исследованиям, состоит из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%).
Опыты по очистке сточных вод от красителей проводили, используя модельные растворы красителей и сточные воды красильно-отделочного цеха трикотажного объединения «Сейм» (г.Курск).
Содержание красителей контролировали спектрофотометрическим методом. Для этого сняты спектры поглощения красителей в координатах: оптическая плотность (А) - длина волны (λ) на приборе СФ-26; выбраны длины волн максимального светопоглощения: для кислотного ярко-зеленого - 670 нм, для катионного синего 2К - 610 нм. Найдены границы подчинения растворов красителей основному закону светопоглощения - закону Бера.
Примеры осуществления способа
Пример 1
К модельному раствору красителя кислотного ярко-зеленого (С0=40 мг/л) добавляли магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), измельченный до зерен размером 5-10 мм, и перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при λ=670 нм.
Результаты исследований приведены в таблице 1.
Как следует из полученных данных, после 30-минутного перемешивания фаз наблюдается 100%-ная сорбция красителя.
Пример 2
К модельному раствору красителя катионного синего 2К (С0=10 мг/л) добавляли магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), измельченный до зерен размером 5-10 мм, и перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при λ=610 нм.
Результаты исследований приведены в таблице 2.
Как следует из полученных данных 100%-ная сорбция катионного синего 2К наблюдается после 20-минутного контакта фаз.
Пример 3
Для повышения сорбционной емкости магнийсодержащего материала, состоящего из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), проведено его измельчение до зерен размером 0,5-3 мм и изучена сорбция красителей в аналогичных условиях.
Результаты исследований приведены в таблице 3.
Опыты показывают, что измельчение сорбента повышает его сорбционную и реакционную способность, что позволяет использовать его для извлечения красителей в высоких концентрациях.
Пример 4
Сорбцию красителей в динамических условиях проводили следующим образом: через колонку диаметром 1 см и высотой слоя загрузки 12 см (масса сорбента - магнийсодержащего материала, состоящего из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%) - 10 г) пропускали растворы красителей с концентрацией кислотного ярко-зеленого - 40 мг/л и катионного синего 2К - 10 мг/л. Отобранные пробы фильтрата контролировали на содержание красителя. Проскок наблюдается при пропускании через загрузку 180 мл раствора катионного синего 2К и 110 мл раствора кислотного ярко-зеленого.
Динамическая обменная емкость (ДОЕ) магнийсодержащего материала, состоящего из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), составляет 44 мг кислотного ярко-зеленого и 18 мг катионного синего 2К на 1 г сорбента.
Пример 5
К производственной сточной воде красильно-отделочного цеха, содержащей кислотный ярко-зеленый - 28,64 мг/л, катионный синий 2К - 8,65 мг/л и минеральные соли - 580 мг/л (объем 400 мл), добавлен магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), измельченный до зерен размером 0,5-3 мм, массой 10 г. После 30-минутного перемешивания наблюдается 100%-ная сорбция красителей.
Приведенные данные иллюстрируют хорошую сорбционную активность магнийсодержащего материала относительно промышленных красителей.
Предлагаемый способ сорбционной очистки сточных вод от красителей по сравнению с аналогом:
- расширяет ассортимент применяемых при очистке сорбентов;
- упрощает условия приготовления сорбентов;
- увеличивает скорость очистки;
- решает проблему очистки высококонцентрированных сточных вод, что способствует охране окружающей среды от загрязнений высокотоксичными веществами.
| Таблица 1 | ||||||
| Эффективность очистки раствора от красителя кислотного ярко-зеленого (масса магнийсодержащего материала - 3 г, концентрация красителя - 40 мг/л) | ||||||
| Время контакта фаз, мин | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 20,0 | 30,0 |
| Концентрация красителя, мг/л | 22,25 | 11,13 | 4,48 | 1,74 | 0,86 | 0 |
| Сорбция, % | 44,37 | 72,18 | 88,79 | 95,65 | 97,83 | 100 |
| Таблица 2 | ||||||
| Эффективность очистки раствора от красителя катионного синего 2К (масса магнийсодержащего материала - 1 г, концентрация красителя - 10 мг/л) | ||||||
| Время контакта фаз, мин | 2,5 | 5,0 | 7.5 | 10,0 | 20,0 | 30,0 |
| Концентрация красителя, мг/л | 6,68 | 3,12 | 1,34 | 0,57 | 0 | 0 |
| Сорбция, % | 39,23 | 68,78 | 86,52 | 94,32 | 100 | 100 |
| Таблица 3 | ||||
| Влияние размеров частиц сорбента на эффективность сорбции красителей (масса сорбента - 1 г, время контакта - 30 мин, Скат.син=10 мг/л, Скисл.зел.=40 мг/л). |
||||
| Размер фракции, мм | Кислотный ярко-зеленый | Катионный синий 2К | ||
| Объем раствора, мл | Сорбция, % | Объем раствора, мл | Сорбция, % | |
| 5-10 | 30,0 | 36,80 | 30,0 | 24,16 |
| 20,0 | 62,27 | 20,0 | 44,18 | |
| 10,0 | 100 | 10,0 | 100 | |
| 0,5-3 | 60,0 | 86,14 | 60,0 | 74,80 |
| 50,0 | 100 | 50,0 | 92,13 | |
| 40,0 | 100 | 40,0 | 100 |
Литература
1. Патент №2063930, G02F 1/28, опубл. 20.07.1996.
2. Патент №2177913, G02F 1/52, опубл. 10.01.2002.
Способ сорбционной очистки сточных вод от красителей, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют природный магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), измельченный до зерен размером 0,5-3 мм, время контакта фаз составляет 20-30 мин.
