Способ деструкции органических красителей в сточных водах

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод от органических красителей. Деструкцию органических красителей в сточных водах проводят методом окисления пероксидом водорода в присутствии катализатора. Катализатор представляет собой алюминат кобальта на носителе из γ-Al2O3 и содержит кобальт в количестве 0,2-0,3 масс. % в пересчете на металл. Окисление ведут при рН воды, равном 6-8, при температуре 60°С. Изобретение позволяет увеличить степень деструкции органических красителей, повысить эффективность процесса. 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области химической промышленности и охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод, содержащих органические красители, опасные для здоровья человека и окружающей среды. Особенностью сточных вод подобных производств является их цветность и токсичность, затрудняющая или делающая невозможной очистку традиционным биологическим методом.

В настоящее время каталитическая деструкция примесей органических веществ, в том числе органических красителей в сточных водах пероксидом водорода с помощью гетерогенных катализаторов, содержащих ионы переходных металлов, представляет собой эффективную альтернативу биологическим и адсорбционным способам очистки. Для увеличения эффективности процесса применяют ультрафиолетовое излучение.

Известен способ очистки сточных вод от азокрасителей методом каталитического окисления с помощью пероксида водорода [Патент RU 2430890 С1, опубл. 10.10.2011. Бюл. №28]. Катализатор получают путем интеркалирования полигидроксокатиона, содержащего ионы железа и алюминия в природную монмориллонитовую глину, перед применением катализатор прокаливают при 500°С. В работе с помощью катализатора Fe-Al-монтмориллонита окисляют раствор азокрасителя прямого чисто-голубого с концентрацией 0,1 ммоль/л, стехиометрическим количеством пероксида водорода при 30°С. В кислой среде при pH 3,5-5,7 конверсия красителя 99,0% и 97,6% достигнута за 240 минут контакта. При повышении температуры до 60°С при рН 4,5 конверсия достигает 99,9% за 60 минут. Недостатком метода служит кислая реакционная среда и снижение активности катализатора при повышении рН, а также сложность метода получения катализатора.

Известен способ фотодеструкции органических красителей [El-Behy Z.M., Mohamed М.М., Zidan F.I. Photo-degradation of acid green dye over Co-ZSM-5 technique // Journal of Hazardous Materials. 2008. V. 153. P. 364-371.] Катализатор получают пропиткой по влагоемкости цеолита ZSM-5 раствором нитрата кобальта в количестве от 2 до 30 масс. %. Окисление органического красителя кислотного зеленого с концентрацией 50 мг/л осуществляют с помощью пероксида водорода в количестве 614,1 ммоль/л и ультрафиолетовой ртутной лампы с излучением длиной волны 254 нм. При содержании катализатора 0,3 г/л, рН раствора, равном 8, и содержании кобальта в катализаторе 10 масс. % конверсия красителя составляет 93% через пять минут реакции. Недостатком является сложность аппаратурного оформления и вторичное загрязнение сточной воды ионами кобальта. Концентрация кобальта, вымываемого в раствор с поверхности катализатора, составляет 2,6 мг/л, что превышает предельно допустимую концентрацию в 26 раз.

Наиболее близким по техническому решению является способ окислительной деструкции органических красителей в водной фазе [Конькова Т.В., Просвирин И.П., Алехина М.Б., Скорникова С.А. Кобальтосодержащие катализаторы на основе Al2O3 для окислительной деструкции органических красителей в водной фазе. // Кинетика и Катализ. 2015. Том 56. №2. С. 207-213]. Катализатор получают пропиткой промышленных гранулированных образцов оксида алюминия нитратом кобальта, при этом содержание кобальта в катализаторе в пересчете на металл составляет 0,4-3 масс. %. Деструкцию красителя осуществляют в интервале рН от 4 до 9. Вымывание ионов кобальта в раствор в зависимости от рН и количества нанесенного кобальта составляет 0,037-0,270 мг/л. Недостатком метода является невысокая степень окислительной деструкции органического красителя, лежащая в пределах 70,4-89,2% и относительно длительное время конверсии, составляющее 120 мин.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени деструкции органических красителей при одновременном уменьшении времени обесцвечивания раствора и соответственно увеличение эффективности процесса и снижение вторичного загрязнения сточной воды ионами кобальта.

Поставленная цель достигается тем, что деструкцию органических красителей проводят в сточных водах путем их окислении пероксидом водорода в присутствии катализатора, представляющего собой алюминат кобальта на носителе из γ-Al2O3, содержащем кобальт в количестве 0,2-0,3 масс. % в пересчете на металл, при этом окисление ведут при рН воды, равном 6-8, и при температуре 60°С.

Катализатор получают методом пропитки по влагоемкости носителя γ-Al2O3, имеющего удельную поверхность не менее 200 м2/г раствором нитрата кобальта с концентрацией не более 0,13 моль/л с последующим прокаливанием полученного материала при температуре 600°С в течение 2 часов для образования алюмината кобальта на поверхности носителя.

С уменьшением содержания кобальта возрастает адсорбция красителя на поверхности катализатора вблизи активных центров, образующих ОН-радикалы, в связи с чем достигается большая эффективность использования окислителя пероксида водорода. Таким образом, снижение содержания активного компонента кобальта в поверхностном слое катализатора приводит к повышению эффективности процесса деструкции красителей, что выражается в увеличении степени обесцвечивания раствора красителя и сокращении продолжительности очистки сточной воды. Кроме того, при снижении количества кобальта в катализаторе уменьшается его вымывание в раствор и вторичное загрязнение сточной воды.

Способ подтверждается следующими примерами:

1. К раствору азокрасителя кармуазина с концентрацией 20 мг/л добавляют катализатор 10 г/л с содержанием кобальта в пересчете на металл 0,25 масс. %, краситель окисляют пероксидом водорода в количестве 20 ммоль/л, который добавляют дробно равными порциями в течение процесса окисления, катализ проводят при 60°С и рН 7. Степень деструкции кармуазина за 1 час контакта составляет 98,1%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,042 мг/л, что не превышает норм ПДК.

2. К раствору красителя кислотного алого с концентрацией 10 мг/л добавляют катализатор 3 г/л с содержанием кобальта в пересчете на металл 0,3 масс. %, катализ проводят при температуре 60°С, рН 6, количество пероксида водорода - 10 ммоль/л. Степень деструкции красителя за 1 час контакта составляет 99,0%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,015 мг/л, что не превышает норм ПДК.

3. К раствору красителя синозола с концентрацией 30 мг/л добавляют катализатор 10 г/л с содержанием кобальта в пересчете на металл 0,2 масс. %, краситель окисляют пероксидом водорода в количестве 30 ммоль/л, катализ проводят при 60°С и рН 8. Степень деструкции красителя за 1 час контакта составляет 99,7%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,020 мг/л, что не превышает норм ПДК.

Эффективность окислительной деструкции органических красителей в сточных водах в присутствии кобальтсодержащего катализатора при содержании кобальта в катализаторе в количестве 0,2-0,3 масс. % представлены в таблице 1.

В таблице 2 приведена сравнительная характеристика эффективности предлагаемого способа и прототипа. Проводилась деструкция азокрасителя кармуазина с концентрацией 20 мг/л.

Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемый способ позволяет увеличить степень обесцвечивания растворов органических красителей с 70,4-89,2% до 97,3-99,0%, а также уменьшить время деструкции с 120 до 60 минут по сравнению с прототипом. Эффективность от применения предлагаемого способа обусловлена повышением степени окислительной деструкции органических красителей на 9,8-26,9% и уменьшением времени очистки в 2 раза. Концентрация ионов кобальта в растворе не превышает предельно допустимую концентрацию, таким образом, уменьшается вторичное загрязнение сточной воды.

Способ деструкции органических красителей в сточных водах, заключающийся в их окислении пероксидом водорода в присутствии катализатора, представляющего собой алюминат кобальта на носителе из γ-Al2O3, содержащем кобальт в количестве 0,2-0,3 масс. % в пересчете на металл, при этом окисление ведут при рН воды, равном 6-8, и при температуре 60°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при получении коагулянта для очистки воды, в медицинской и парфюмерной промышленности. Основный хлорид алюминия получают путем взаимодействия водного раствора соляной кислоты со слитками металлического алюминия при повышенной температуре с периодическим охлаждением водой.

Изобретение относится к конструкции аппарата получения особо чистой дистиллированной воды, используемой в медицинской, фармацевтической, биотехнической, электронной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области водоподготовки и может быть использовано для очистки природных вод из подземных источников от соединений лития при получении воды хозяйственно-питьевого назначения.

Изобретение относится к способу переработки нефелинового сырья и подовой золы с получением низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта. Способ получения предусматривает смешение в массовых процентах нефелинового сырья 1-99 мас.% и зольных продуктов 1-99 мас.%, последующее растворение сухой дисперсии в 5-10% серной кислоте при массовом соотношении сухой дисперсии к растворителю (2-5):(95-98) в течение 2-8 часов.

Изобретение может быть использовано при получении хлористого натрия. Технологическая линия получения садочной поваренной соли из рапы с использованием солнечной энергии включает систему солнечных коллекторов 1, выход которой соединен со входом оборудованного системой сброса паров излишне нагретой воды и насосом 3 расширительно-накопительного бака 2.

Изобретение относится к производству пара на основе испарения с нулевым выпуском жидкости для процессов повышения нефтедобычи (EOR) с использованием прямоточных парогенераторов (OTSG).

Группа изобретений может быть использована для нейтрализации закисления обрабатываемых природных вод – пресных, морских, океанических. Способы регулирования закисления воды включают приведение по меньшей мере одного меланинового материала в контакт с водой и катализ реакции между водой, СО2 и/или бикарбонатом, в результате чего образуется глюкоза и повышается рН обрабатываемой воды.

Изобретение относится к системам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки от СПАВ, органических загрязнений, взвешенных веществ и соединений азота.

Изобретение относится к технологиям обработки воды для предотвращения образования накипных и солевых отложений. Способ получения средства для стабилизационной обработки воды включает обработку смолы анионита в хлор-форме водным раствором карбоната или гидрокарбоната натрия с концентрацией 4 мас.%.

Изобретения могут быть использованы для получения воды питьевого качества и для использования в технологических процессах в результате опреснения или частичного обессоливания солоноватых и пресных вод, преимущественно для артезианских вод с повышенной жесткостью.

Изобретение относится к обезвреживанию сточных вод, содержащих органические красители. Для осуществления способа проводят обработку сточных вод при рН 6-8 и температуре 40-60°С пероксидом водорода в присутствии кобальтсодержащего катализатора на основе керамического блочно-ячеистого материала.

Изобретение относится к улучшенному способу получения вторичных аминов. Получаемые амины находят применение в фармацевтической, сельскохозяйственной промышленности и при производстве пластических масс.

Изобретение относится к способу получения (S)-3-(аминометил)-5-метилгексановой кислоты формулы I, используемой в терапии ряда нейропатических заболеваний, путем энантиоселективного присоединения диэтилмалоната к 4-метил-1-нитропентену-1 с последующим восстановлением и кислотным гидролизом продукта присоединения в соответствии со схемой 1.

Описан катализатор синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, покрытый мезопористым материалом, и способ его получения. Катализатор содержит кремнеземный носитель, насыщенный на поверхности активным компонентом кобальта и селективным промотором циркония; снаружи активный компонент кобальта и селективный промотор циркония покрыт слоем оболочки мезопористого материала.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к нанотрубкам на основе сложных неорганических оксидов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов, гетерогенных катализаторов и компонентов композитных материалов фрикционного и конструкционного назначения.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к нанотрубкам на основе сложных неорганических оксидов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов, гетерогенных катализаторов и компонентов композитных материалов фрикционного и конструкционного назначения.

Настоящее изобретение относится к каталитически активному компоненту катализатора, включающему однофазные оксиды на основе смешанных оксидных систем ортокобальтата иттрия-гадолиния и к способу окисления аммиака в процессе Оствальда, в котором газовую смесь, содержащую аммиак и кислород, подвергают превращению в присутствии указанного катализатора.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано для получения бензиновой и дизельной фракций.

Изобретение относится к трехфункциональному катализатору для использования в выхлопных газах транспортного средства, имеющему катализатор, содержащий смесь никеля и меди на носителе, причем упомянутый носитель является инертным к никелю и меди, причем упомянутый никель содержится на упомянутом носителе в количестве от примерно 4 до примерно 20 мас.% и причем упомянутая медь содержится на упомянутом носителе в количестве от примерно 0,04 до примерно 10 мас.%, при этом упомянутый катализатор не содержит драгоценных металлов.

Изобретение относится к катализатору для гетерогенного катализа, который содержит по меньшей мере смешанный оксид никеля и магния и магниевую шпинель, где смешанный оксид никеля и магния обладает средним размером кристаллитов ≤100 нм, фаза магниевой шпинели обладает средним размером кристаллитов ≤100 нм.

Изобретение относится к способу неокислительной конверсии метана в реакторе идеального смешения, включающему активацию метана на алюмоплатиновом катализаторе при Т 20-550°С, с последующей подачей н-пентана.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод от органических красителей. Деструкцию органических красителей в сточных водах проводят методом окисления пероксидом водорода в присутствии катализатора. Катализатор представляет собой алюминат кобальта на носителе из γ-Al2O3 и содержит кобальт в количестве 0,2-0,3 масс. в пересчете на металл. Окисление ведут при рН воды, равном 6-8, при температуре 60°С. Изобретение позволяет увеличить степень деструкции органических красителей, повысить эффективность процесса. 2 табл., 3 пр.

Наверх