Способ очистки сточных вод от кислотных и основных красителей


 


Владельцы патента RU 2532552:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ФГБОУ ВПО "ИГХТУ") (RU)

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от красителей. Способ очистки сточных вод от кислотных и основных красителей заключается в обработке вод сорбентом с каркасной структурой. Сорбент представляет собой титансодержащее металлоорганическое каркасное соединение формулы Ti8O8(OH)4[O2C-C6H4CO2]6, содержащее в качестве линкера остатки 1,4-дикарбоновой кислоты бензола, а в узлах решетки кластеры в виде оксометаллатных многогранников, содержащих ионы титана. Технический результат заключается в повышении степени адсорбции кислотных красителей при сохранении эффективности адсорбции основных красителей. 1 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.

Уровень техники

Известен способ очистки сточных вод, содержащих смесь катионного и анионного красителей, путем подщелачивания смеси карбонатом натрия с последующей добавкой к раствору хлорида кальция. В результате наблюдается выпадение окрашенного карбоната кальция и степень извлечения красителей достигает 90% (Zhao D. - H., Zhang Y - L., Wei Y. - P., Gao H - W. J. Mater. Chem., 2009, 19, 7239-7244).

Недостаток данного способа:

- эффективен лишь при одновременном нахождении в сточных водах катионного и анионного красителей в близких концентрациях, находящихся в диапазоне 10-60 мг/л.

Известен способ сорбционной очистки сточных вод от красителей, в котором в качестве сорбента используют магнийсодержащий материал, состоящий из карбоната магния и гидроксида магния и измельченный до зерен размером 0.5-3 мм (Патент РФ №2430888. Опубл. 2011 г.). Степень сорбции кислотного и катионного красителей из сточных вод достигает 100 при перемешивании и контакте фаз в течение 20-30 минут.

Недостатками данного способа являются:

- неустойчивость сорбента в кислых средах и, следовательно, невозможность его использования для очистки кислых сточных вод;

- высокий расход сорбента (1 г сорбента на 10 мл раствора красителя с концентрацией 40 мг/л).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ очистки сточных вод от кислотных и основных красителей, а также от ионов тяжелых металлов с использованием в качестве сорбента неорганического каркасного материала - цеолита, модифицированного разными способами и разными модификаторами - хитозаном или альгинатами (Патент РФ №2184607. Опубл. 2002 г.).

Недостатками известного способа являются:

- ни один из модифицированных сорбентов не обеспечивает одинаково эффективную адсорбцию одновременно и кислотных, и основных красителей, так как имеют низкую степень адсорбции кислотных красителей;

- низкая экономичность способа, обусловленная:

- дороговизной сорбента, поскольку для его изготовления используется дорогостоящее сырье - хитозан, извлекаемый из панцирей ракообразных;

- высоким расходом сорбента, связанным с быстрой потерей работоспособности из-за смыва слоя модификатора ввиду отсутствия закрепления его на цеолитной основе;

- невозможностью регенерации сорбента, так как активная часть смывается сточной водой с поверхности сорбента.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является поиск способа очистки сточных вод от кислотных и основных красителей путем обработки их сорбентом, имеющим каркасную структуру, который обеспечил бы эффективную очистку сточных вод, содержащих одновременно и кислотные, и основные красители за счет повышения степени адсорбции кислотных красителей, и повысил экономичность процесса за счет снижения стоимости сорбента, его расхода и возможности его регенерации.

Поставленная задача решена способом очистки сточных вод от кислотных и основных красителей путем обработки их сорбентом, имеющим каркасную структуру, в качестве которого используют титансодержащее металлоорганическое каркасное соединение формулы Тi8O8(ОН)4[O2С-С6H4СO2]6, содержащее в качестве линкера остатки 1,4-дикарбоновой кислоты бензола, а в узлах решетки кластеры в виде оксометаллатных многогранников, содержащих ионы титана, при концентрации сорбента в растворе 40-50 г/л и времени очистки 40-60 минут.

Изобретение позволяет получить следующие преимущества:

- обеспечить универсальность способа, поскольку используемым сорбентом можно чистить сточные воды, содержащие любой краситель - и основной, и кислотный;

- повысить экономичность процесса очистки за счет:

- использования более дешевого сорбента;

- низкого расхода сорбента;

- возможности регенерации сорбента, что позволяет сохранить его работоспособность не менее чем на 8 циклов.

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения

Для реализации способа используют в качестве сорбента соединение, получаемое следующим образом.

В 300 мл диметилформамида загружают 16.6 г (0.1 М) терефталевой кислоты и при перемешивании нагревают реакционную массу до кипения. После полного растворения кислоты к раствору добавляют 17 г (0.05 М) бутоксида титана и выдерживают смесь при кипении в течение 6-7 часов. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры, образовавшуюся твердую фазу отфильтровывают, промывают последовательно ацетоном и диметилформамидом и высушивают при температуре 190-200°С.

Изобретение реализуют следующим образом. В раствор красителя с концентрацией 0.01% добавляют сорбент, смесь перемешивают магнитной мешалкой в течение 40-60 минут. Далее раствор фильтруют и определяют концентрацию оставшегося красителя. Концентрацию красителя в растворе определяют спектрофотометрически, предварительно получив калибровочные графики, построенные в координатах: оптическая плотность - концентрация красителя.

Степень адсорбции рассчитывают в процентах по формуле:

C н а ч . С к о н . С н а ч . × 100 ,

где Cнач. и Cкон. - начальная и конечная концентрации красителя в растворе.

Степень адсорбции основного и кислотного красителей при разных условиях осуществления способа очистки приведена в таблице. Сорбент регенерируют слабым раствором пероксида водорода, после чего он полностью восстанавливает свою работоспособность на не менее чем 8 циклов.

Таблица
№примера Краситель Концентрация адсорбента, г/л Время очистки, мин Степень адсорбции красителя,%
1 Родамин Ж (основной) 40 40 78.6
2 40 50 85.3
3 40 60 88.5
4 45 40 91.5
5 45 50 94.2
6 45 60 96.8
7 50 40 94.3
8 50 50 98.2
9 50 60 100
10 Кислотный оранжевый (кислотный) 40 40 75.5
11 40 50 81.3
12 40 60 84.5
13 45 40 89,6
14 45 50 92.4
15 45 60 94.1
16 50 40 92,7
17 50 50 96,8
18 50 60 99.3

Способ очистки сточных вод от кислотных и основных красителей путем обработки их сорбентом, имеющим каркасную структуру, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют соединение, представляющее собой титансодержащее металлоорганическое каркасное соединение формулы Ti8O8(OH)4[O2C-C6H4CO2]6, содержащее в качестве линкера остатки 1,4-дикарбоновой кислоты бензола, а в узлах решетки кластеры в виде оксометаллатных многогранников, содержащих ионы титана, при концентрации сорбента в растворе 40-50 г/л и времени очистки 40-60 минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для очистки воды от наносов, и предназначено для предотвращения попадания донных и взвешенных наносов с фракцией более 0,2 мм в трубопроводы и аванкамеры насосных станций.

Изобретение относится к устройству для привода клапана, который находится в выпускном отверстии емкости для жидкости устройства для обработки жидкости. Изобретение относится также к емкости для жидкости, а также к устройству для обработки жидкости и его применению.

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод, содержащих вещества органической природы, на предприятиях пищевой и рыбной промышленности с утилизацией выделенного продукта.

Изобретение относится к способу и установке для предварительной обработки неочищенной воды и может найти применение для бытовых, сельскохозяйственных и промышленных нужд.

Изобретение относится к средствам обработки водосодержащих сред и может использоваться для очистки загрязненных и в том числе радиоактивных вод. Установка для импульсной обработки воды содержит источник импульсных сигналов, соединенный выходом с элементом воздействия на элемент с водой.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложен способ селективного извлечения фосфора в форме биомассы из твердых материалов, содержащих тяжелые металлы и фосфаты.

Изобретение может быть использовано для подготовки водопроводной воды предприятиями пищевых производств, в частности при производстве безалкогольных напитков. Способ включает очищение воды от механических примесей путем фильтрации, обработку воды импульсным ультразвуковым полем с частотой 22±1,65 кГц, мощностью ультразвукового колебания 120-200 Вт, интенсивностью порядка 10-20 Вт/см2 и экспозицией 3-5 мин.

Группа изобретений может быть использована для переработки осадков, образующихся при очистке городских и промышленных сточных вод, с получением негниющего осадка и электрической энергии.

Изобретение относится к очистным сооружениям, используемым на моечных станциях автотранспорта. Флотационно-фильтрационная установка содержит заборный фильтр, всасывающий трубопровод, обратный клапан, насосный агрегат, эжектор, соединенный с байпасным трубопроводом и установленный на входе насосного агрегата, камеру флотации с фильтром и слоем фильтрующей загрузки, а на входе в эжектор установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора, при этом эжектор имеет два штуцера, один из которых служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой с насосом-дозатором, а другой служит для подсоса атмосферного воздуха, при этом в обоих штуцерах встроены обратные клапаны, при этом эжектор связан с двухступенчатым сатуратором, вторая ступень которого содержит манометр и выходную магистраль, соединенную с единым трубопроводом, при этом вторая ступень сатуратора через обратный клапан связана с распределительным коллектором через сопла, расположенные в нижней части камеры флотации, содержащей скребковый механизм, лоток и переливную трубку, связанную с верхней частью фильтра, имеющего слой адсорбирующей фильтрующей загрузки, которая удерживается поддерживающей и прижимной рамками, каждое из сопел распределительного коллектора состоит из корпуса сопла со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса сопла, и расположенный в верхней части корпуса штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, шнек запрессован в корпус с образованием цилиндрической камеры, расположенной над шнеком, соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен с центральным дроссельным отверстием, а внешняя поверхность шнека представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку и расположена внутри корпуса, причем выход винтовой канавки соединен с выходной конической камерой, к торцу которой прикреплен пластинчатый распылитель, который состоит из перпендикулярных оси шнека и параллельных между собой, по крайней мере, двух пластин, одна из которых, первая пластина, имеет центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру большего из отверстий выходной конической камеры, а вторая пластина выполнена сплошной и крепится к первой посредством, по крайней мере, трех крепежных элементов, включающих в себя винт, гайку и простановочную калиброванную шайбу, устанавливаемую между пластинами и выполняющую функцию регулирующего звена, управляющего зазором.

Изобретение относится к очистному оборудованию для загрязненной текучей среды газопромывных устройств и использованию дискового центробежного сепаратора и может быть использовано в судостроительной промышленности.
Изобретение относится к сорбентам сероводорода, которые могут быть использованы для сухой очистки газов. Сорбент сероводорода содержит уротропин в количестве 1-10% на носителе - активированном угле.
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен биоразлагаемый композиционный сорбент нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод. Для очистки используют модифицированный природный цеолит.

Изобретение относится к способам очистки проточной воды от загрязнителей, содержащихся в воде в низкой концентрации, и может быть использовано для очистки рек и сточных вод от загрязнений антропогенного и природного происхождения, для очистки воды на водозаборах в системах коммунального водоснабжения и в бытовых системах водоочистки.

Изобретение относится к композиции и способам удаления ртути из потоков отходящих топочных газов. Композиция для удаления ртути из продуктов сгорания топлива содержит источник брома, источник хлора и сорбент, способный адсорбировать бром и хлор, причем значение ТНО композиции на 10°C превышает ТНО самого сорбента.

Изобретение относится к сорбентам для удаления метаболических отходов из диалитической жидкости. Сорбент включает первый слой, состоящий из смеси частиц иммобилизованного фермента, расщепляющего уремические токсины, и частиц катионообменника.

Изобретение относится к спрессованной основе для применения в энергоустановках совместного сжигания и обогреве дома, содержащей первые частицы, представляющие собой материал биомассы, выбранный из группы, включающей посадочный материал соевых бобов, шалфей, посадочный материал кукурузы и посадочный материал подсолнечника, и вторые частицы, представляющие собой частицы угля, где спрессованная основа, содержащая первые и вторые частицы, а также связующее, которое представляет собой водоросли или воск, является устойчивой к фрагментации.
Изобретение относится к сорбирующей композиции и способам удаления ртути из потоков отходящих топочных газов. Композиция для снижения выбросов ртути содержит бромированное органическое вещество и сорбент, причем значение ТНО композиции на 10°С превышает ТНО самого сорбента.

Группа изобретений относится к способу подготовки водного образца для использования в аналитическом процессе и картриджу, использующемуся в данном способе. Способ заключается в подготовке образца, содержащего по меньшей мере одно водорастворимое анализируемое вещество, полученное из продукта питания.
Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения энтеросорбента. Способ получения энтеросорбента, включающий измельчение коры березы, активацию водяным паром при определенных условиях, обработку 0,5-2,0% раствором щелочи в течение 30-60 мин, промывку водой, нейтрализацию, сгущение и сушку до воздушно-сухого состояния.
Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода. Сорбент сероводорода содержит парафенилендиамин в количестве 1-10% от общей массы сорбента и твердый пористый носитель. Предложенный сорбент обладает повышенной активностью по отношению к сероводороду. 1 табл.
Наверх