Способ электрофлотационного извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод

Изобретение относится к области химической промышленности и охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод, содержащих высокодисперсные углеродные материалы. Способ электрофлотационного извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод заключается в том, что электрофлотация проводится при рН 7, плотности тока 0,2 А/л в присутствии поверхностно-активного вещества алкилдиметил (2-гидроксиэтил) аммоний хлорид и хлорида натрия при массовом соотношении их к друг другу [1:1:5]. Данное изобретение позволяет увеличить степень извлечения высокодисперсных углеродных материалов с 70,0-73,0% до 89,0-90,0 при сохранении времени электрофлотации 20 минут. Таким образом, эффективность от применения предлагаемого способа обусловлена повышением степени извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод на 16,0-20,0%. 2 табл.

 

Изобретение относится к области химической промышленности и охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод, содержащих высокодисперсные углеродные материалы. Вследствие малых размеров высокодисперсных углеродных материалов и высокой коллоидной устойчивости процесс извлечения их затруднен.

Для решения многих технологических задач применяются водные растворы высокодисперсных углеродных материалов в присутствии поверхностно-активных веществ. Использование золь-гель технологий позволяет вводить углеродные материалы в неорганические, полимерные и композиционные материалы. Но введение высокодисперсных углеродных материалов в водные растворы приводит к образованию новых жидких техногенных отходов, которые образуются на стадиях каталитического получения углеродных материалов, при промывке емкостей и реакторов, используемых для получения целевого продукта, а также при сбросе технологического брака. В результате, сточные воды предприятий, производящих и использующих данные углеродные материалы, содержат в себе электролиты, кислоты, ионы цветных металлов, а также поверхностно-активные вещества и высокодисперсные углеродные материалы.

Перспективным методом извлечения из сточных вод взвешенных веществ является электрофлотация. Причем, вследствие малых размеров высокодисперсных углеродных материалов и высокой коллоидной устойчивости извлечение их затруднительно.

Известен способ электрофлотационного извлечения углеродных наноматериалов в растворах электролитов в присутствии поверхностно-активных веществ и коагулянтов [А.Д. Милютина, В.А. Колесников, A. В. Колесников. Электрофлотационное извлечение углеродных наноматериалов в растворах электролитов в присутствии ПАВ и коагулянтов // Успехи в химии и химической технологии. Том XXX, 2016. № 3]. Найдены оптимальные условия, позволяющие извлекать углеродные наночастицы в присутствии поверхностно-активных веществ из водных растворов электролитов на 80-92 %. Недостатком способа является недостаточно высокая степень извлечения высокодисперсных углеродных материалов в присутствии катионного поверхностно-активного вещества, лежащая в пределах 80-85 %.

Наиболее близким по техническому решению является способ электрофлотационного извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод и жидких техногенных отходов [Колесников B. А., Милютина А.Д., Колесников А.В., Крюков А.Ю. Исследование эффективности электрофлотационного метода извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод и жидких техногенных отходов в присутствии поверхностно-активных веществ // Химическая промышленность сегодня. 2017.№ 3, С. 46-51]. Степень извлечения высокодисперсных углеродных материалов при добавлении 0,5 г/л сульфата натрия составляет 73 % за 20 минут электрофлотации. Этот способ выбран за прототип.

Недостатком метода является недостаточно высокая степень извлечения высокодисперсных углеродных материалов в присутствии алкилдиметил (2-гидроксиэтил) аммоний хлорида, лежащая в пределах 73 % за 20 минут процесса.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения высокодисперсных углеродных материалов в присутствии алкилдиметил (2-гидроксиэтил) аммоний хлорида.

Поставленная цель достигается тем, что электрофлотационное извлечение высокодисперсных углеродных материалов проводится при рН 7, плотности тока 0,2 А/л в присутствии поверхностно-активного вещества алкилдиметил (2-гидроксиэтил) аммоний хлорид и хлорида натрия при массовом соотношении их к друг другу [1:1:5].

Данное изобретение позволяет увеличить степень извлечения высокодисперсных углеродных материалов с 70,0-73,0 % до 89,0-90,0 при сохранении времени электрофлотации 20 минут.

Таким образом, эффективность от применения предлагаемого способа обусловлена повышением степени извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод на 16,0-20,0 %.

Извлечение высокодисперсных углеродных материалов из водных растворов осуществлялось в непроточном электрофлотаторе с нерастворимыми металл-оксидными анодами. Исследования проводились в растворах, содержащих 100 мг/л высокодисперсных углеродных материалов, 100 мг/л поверхностно-активных веществ в присутствии NaCl, Na2SO4, Na2CO3, Na2HPO4 в диапазоне концентраций по анионам от 50 до 5000 мг/л при комнатной температуре (20±2°С). Анализ концентрации высокодисперсных углеродных материалов в диапазоне 1-100 мг/л проводили по адаптированной методике количественного анализа (графический по калибровочному графику) на спектрофотометре ПРОМЭКОЛАБ ПЭ-5300В. Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример. В 1 л воды, содержащей 100 мг высокодисперсных углеродных материалов, вводят при перемешивании 500 мг NaCl, 100 мг/л поверхностно-активного вещества алкилдиметил (2-гидроксиэтил) аммоний хлорид. Раствор при рН 6,5-7,0 перемешивают в течение 0,5 минут и подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,2 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 20 мин. После электрофлотации отбирают пробу вод на анализ и определяют содержание высокодисперсных углеродных материалов.

Для сравнения эффективности известного и предлагаемого способов проводилась очистка сточных вод с использованием одной и той же системы электродов, конструкции электрофлотатора, плотности тока, исходных концентраций высокодисперсных углеродных материалов, рН среды. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ позволяет существенно повысить степень извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод до 89,0-90,0 %, что на 16,0-20,0 % больше по сравнению с прототипом.

В таблице 2 представлена сравнительная характеристика эффективности предлагаемого способа и прототипа.

Таким образом, эффективность от применения предлагаемого способа обусловлена повышением степени извлечения высокодисперсных углеродных материалов из сточных вод на 16,0-20,0 %.

С(УНЧ) = 100 мг/л; С(ПАВ) = 100 мг/л; рН 7,0; Jv= 0,2 А/л

Способ электрофлотационного извлечения высокодисперсных углеродных материалов из водных растворов, включающий электрофлотацию с нерастворимыми анодами в присутствии поверхностно-активного вещества алкилдиметил (2-гидроксиэтил) аммоний хлорид при рН 7, плотности тока 0,2 А/л в течение 20 минут, отличающийся тем, что процесс ведется в присутствии хлорида натрия при массовом соотношении высокодисперсных углеродных материалов к алкилдиметил (2-гидроксиэтил) аммоний хлориду и хлориду натрия, составляющем [1:1:5].



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для разделения эмульсий и суспензий и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к электрохимической ячейке для электрокоагуляции, содержащей катод и расходуемый анод, включающий расходуемую часть и нерасходуемую электропроводящую часть.

Изобретения могут быть использованы при дезинфекции поверхности воды водоемов. Способ контроля цветения фотосинтезирующих микроорганизмов, обитающих на поверхности водной системы, включает распределение по поверхности воды плавучей диффундирующей композиции, содержащей по меньшей мере один флотирующий агент и по меньшей мере один ингибитор фотосинтезирующего микроорганизма в условиях, которые индуцируют по меньшей мере 50% снижение численности фотосинтезирующего микроорганизма в течение определенного периода времени.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, содержащих простые и комплексные цианиды, роданиды, а также мышьяк и цветные металлы и может быть использовано для обезвреживания жидкой фазы хвостов цианидного выщелачивания благородных металлов из руд, концентратов и техногенных отходов.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике и экологии. Установка для опреснения морской воды и выработки электроэнергии содержит газотурбинную установку 1 с компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной и электрогенератором 2, паропровод перегретого пара 3, паровую турбину 4 с регулируемыми отборами пара высокого и низкого давления, электрогенератор 5, паровой котел-утилизатор 6, деаэратор 7, конденсатор паровой турбины 8, трубопровод морской воды 9, трубопровод (систему) рециркуляции с насосом 10, трубопровод подпиточной химочищенной воды 15, двухступенчатый пароструйный эжектор, включающий пароструйный эжектор высокого давления 16 и пароструйный эжектор низкого давления 17, трубопроводы перепуска паровоздушной смеси 20, внешний теплообменник 21, трубопровод подогретой морской воды 22, двухходовые кожухотрубные конденсаторы вторичного пара 24 адиабатного многоступенчатого испарителя, сборные камеры дистиллята 25 адиабатного многоступенчатого испарителя, трубопровод дистиллята 27, трубы дроссельно-распылительного устройства 28 адиабатного многоступенчатого испарителя, приемники рассола 29 адиабатного многоступенчатого испарителя, химводоочистку 30, трубопровод сброса рассола 31.

Изобретение относится к теплоэнергетике и экологии и может быть использовано для опреснения морской воды и выработки электроэнергии. Комплексная установка для опреснения морской воды и выработки электроэнергии содержит трубопровод 9 холодной морской воды, адиабатный многоступенчатый испаритель, внешний теплообменник 20, трубопровод отвода дистиллята 30, трубопровод отвода рассола 32, газотурбинную установку 1, паровой котел-утилизатор 6, противодавленческую паровую турбину 4 с регулируемыми отборами пара высокого и низкого давления, деаэратор 7, паропровод 3 перегретого пара, химводоочистку 33, трубопровод конденсата 27, трубопроводы подпиточной 16 и подогретой 18 морской воды, теплообменник 22 предварительного подогрева морской воды, конденсатор 26 вторичного пара, пароструйную эжекторную установку 19.

Изобретение относится к использованию композиций надмуравьиной кислоты для удаления нарастающей биопленки и минеральных отложений на мембранах. Способ удаления микроорганизмов и минеральных отложений с мембранной системы включает: приведение мембраны в контакт с композицией надмуравьиной кислоты, содержащей надмуравьиную кислоту, муравьиную кислоту и перекись водорода, причем композиция является совместимой с мембраной и не повреждает мембрану по результатам измерений снижения потока мембраны; и удаление нарастающих бактерий и растворение минеральных отложений на мембране 2 н.
Группа изобретений может быть использована при обработке сточных вод в качестве флокулянтов и коагулянтов. Композиции высокосульфатированных, высокоосновных полиалюминия хлорсульфатов (PACS) имеют основность от 55 до 75% и формулу: Al(OH)xCl(3-x-2y)(SO4)y, где 1,78≤х≤2,02, 0,03≤у≤0,45 и 1,8≤х+у/2≤2,1; отношение Al:SO4 составляет от 2 до 34; отношение Al:Cl составляет от 0,9 до 3,0; отношение Al:OH составляет от 0,5 до 0,6 и средняя молекулярная масса PACS больше или равна 95 и меньше или равна 111.

Группа изобретений относится к очистке нефтесодержащих вод и может найти применение для очистки сточных вод промышленных предприятий, деятельность которых связана с использованием нефтесодержащих жидкостей, нефтебаз, АЗС, нефтедобывающих платформ, а также судовых льяльных вод.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при обезвреживании пульпы гипохлорита кальция, образующейся в процессе очистки хлорсодержащих газов от хлора известковым молоком.

Изобретение относится к области обработки воды. Способ обработки воды посредством фильтрации на слое гранулированного материала содержит этапы, на которых предназначенную для обработки воду перекачивают в реакторе восходящим потоком со скоростью, не допускающей псевдоожижения указанного слоя, но позволяющей указанному гранулированному материалу перемещаться по мере фильтрации в направлении нижней части указанного реактора; в основании реактора при помощи трубопровода, в который нагнетают газ, непрерывно отбирают загрязненный гранулированный материал, содержащий адсорбированные на нем загрязнители и задержанные частицы; отбираемый загрязненный гранулированный материал непрерывно или периодически подвергают физической очистке; очищенный гранулированный материал направляют обратно в указанный слой. Способ дополнительно включает этап, осуществляемый непрерывно или периодически, на котором во время фильтрации удаляют часть загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора, извлекая указанную часть из трубопровода, который установлен снаружи корпуса реактора; и осуществляемый непрерывно или периодически этап, на котором во время фильтрации в реактор загружают свежий гранулированный материал в количестве, достаточном, чтобы компенсировать часть удаленного гранулированного материала. Гранулированным материалом является адсорбционный материал. Изобретение позволяет удалять из воды органические вещества и микрозагрязнители с применением гранулированного адсорбционного материала, который можно заменять не прибегая к прерыванию обработки, поддерживать уровень обработки воды по существу постоянным во времени, снизить расходы на обработку, исключить использование коагулянтов или флокулянтов, исключить образование шлама. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к водоочистке. Система обработки воды содержит первый участок, включающий первый путь потока и второй путь потока; второй участок, соединенный с указанным первым участком с возможностью удаления. Второй участок включает электронный компонент и камеру, имеющую впуск, находящийся в жидкостном сообщении с указанным первым путем потока, и выпуск, находящийся в жидкостном сообщении с указанным вторым путем потока. Внутри указанной камеры содержится блок обработки. Электронный компонент содержит блок питания, выполненный с возможностью подачи питания на ультрафиолетовую лампу. Вариант системы обработки воды, разъемно соединенной с основанием, имеющим первый путь потока для подачи неочищенной воды в систему обработки и второй путь потока для приема очищенной воды, включает камеру, имеющую впуск, находящийся в жидкостном сообщении с первым путем потока, и выпуск, находящийся в жидкостном сообщении со вторым путем потока. Впуск камеры разъемно соединен с первым путем потока. Выпуск камеры разъемно соединен со вторым путем потока. Электронный компонент встроен в систему обработки воды и выполнен с возможностью отделения от основания и получения питания от основания. Изобретения позволяют обеспечить расширение арсенала технических средств для очистки воды. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 59 ил.

Изобретение относится к области гидрометаллургии лития, в частности к способу извлечения лития из литийсодержащих хлоридных рассолов из природных рассолов, технологических растворов и сточных вод нефтегазодобывающих, химических, химико-металлургических и биохимических производств. Способ включает получение литиевого концентрата путем сорбционного обогащения исходного рассола по литию в сорбционно-десорбционном обогатительном модуле с применением гранулированного сорбента на основе хлорсодержащей разновидности двойного гидроксида алюминия и лития, отмывку насыщенного хлоридом лития гранулированного сорбента от рассола обессоленной водой, которую подают в направлении, обратном направлению фильтрования исходного литийсодержащего рассола, в объеме, равном от 90 до 130% от объема используемого гранулированного сорбента в сорбционно-десорбционном обогатительном модуле, направление рассола после отмывки в поток исходного литийсодержащего рассола, подаваемого на сорбцию, десорбцию хлорида лития с сорбента с получением первичного литиевого концентрата - раствора хлорида лития с примесями магния и кальция, и очистку литиевого концентрата от примесей. Изобретение обеспечивает повышение эффективности извлечения лития, исключение потери лития, уменьшение количества технологических стадий и количества применяемых химических реагентов, снижение себестоимости товарного литийсодержащего продукта и сокращение объема сточных вод, подлежащих переработке и/или утилизации. 1 ил., 1 пр.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве для очистки животноводческих стоков. Способ включает предварительную очистку стоков флотацией и центрифугированием, затем очищенные стоки подвергают тонкодисперсному распылению с диаметром капель от 1,0 до 10,0 мкм в озоно-воздушной смесью при концентрации озона 450-500 мг/м3. Способ обеспечивает повышение качества обработки навозных стоков животноводческих комплексов и сокращение энергозатрат. 1 пр.
Изобретение относится к области предварительной обработки морской воды перед опреснением в адиабатном многоступенчатом опреснителе путем ее гидродинамической кавитационной обработки и активации атмосферным воздухом. Исходную морскую воду подают через тангенциальные сопла во внутреннюю часть гидродинамического кавитационного аппарата, и за счет образующегося разрежения в нее вводят атмосферный воздух с образованием при этом мелких воздушных пузырьков, что интенсифицирует окисление химических соединений, содержащихся в морской воде, прежде всего хлористого натрия и хлористого магния. После чего следует удаление из механического фильтра образовавшихся твердых компонентов. Затем очищенную морскую воду подают в адиабатный многоступенчатый опреснитель (испаритель). Технический результат – создание способа предварительной подготовки морской воды с ее очисткой перед осветлением.

Изобретения могут быть использованы на станциях водоподготовки для очистки воды от содержащихся в ней взвешенных примесей. Для осуществления способа непрерывно измеряют исходную концентрацию загрязнений в воде до ее поступления в обработку, последовательно вводят загрязненную воду в зону коагуляции, флокуляции и осаждения с подачей в эти зоны необходимого количества коагулянта, балласта и флокулянта, отделяют в верхней части зоны осаждения обработанную воду от смеси осадка и балласта и направляют на гидроциклонное разделение. Из нижнего слива гидроциклона полученный продукт направляют в зону флокуляции, осадок, выходящий из верхнего слива гидроциклона, направляют в резервуар для хранения и применяют рециркуляцию осадка в зону коагуляции. По результатам непрерывного измерения остаточной концентрации загрязнений в воде после ее обработки изменяют количество коагулянта и флокулянта. По результатам периодического измерения разницы электропроводности воды до и после ее очистки изменяют количество коагулянта, подаваемого в зону коагуляции. Установка содержит резервуар (1) для смешивания воды с коагулянтом; флокуляционный резервуар (3); полочный резервуар-отстойник (5); гидроциклон (9); резервуар для хранения осадка (10), выходящего из верхнего слива гидроциклона (9); трубопровод (11), соединяющий нижнюю часть резервуара-отстойника (5) с гидроциклоном (9); трубопровод (12), соединяющий верхний слив гидроциклона с резервуаром (10) для хранения осадка; трубопровод (13) для рециркуляции осадка из резервуара для хранения (10); автоматические устройства для подачи коагулянта (14), балласта (15) и флокулянта (16). Первый датчик (17) для непрерывного измерения исходной концентрации загрязнений в воде; второй датчик (18) для непрерывного измерения концентрации балласта во флокуляционном резервуаре (3); третий датчик (19) для непрерывного измерения качества обработанной воды и автоматические устройства (14, 15, 16) соединены с вычислительным устройством (20). Трубопровод (13) соединен с резервуаром (1) для смешивания воды, подлежащей обработке, с коагулянтом. Устройство также содержит два датчика для периодического контроля электропроводности воды до и после ее обработки, соединенных с вычислительным устройством (20). Изобретения обеспечивают повышение эффективности процесса очистки воды от взвешенных примесей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для очистки городских стоков, стоков предприятий пищевой промышленности, а также животноводческих и птицеводческих комплексов с последующим их сбросом в водоем. Способ удаления фосфора из сточных вод включает стадию физико-химической очистки биологически очищенной сточной воды, на которой в биологически очищенную сточную воду вводят едкий натр в количестве, обеспечивающем повышение рН до 10,5-11. Для ускорения процесса кристаллизации труднорастворимой соли ортофосфорной кислоты подают воздух в количестве 0,5-0,6 м3/м3 сточной воды. Изобретение позволяет снизить концентрацию фосфора, затраты на приобретаемые реагенты, уменьшить количество химического осадка и эксплуатационные затраты на его вывоз с площадки очистных сооружений, а также использовать образующийся химический осадок в качестве органоминерального удобрения. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для опреснения воды. Способ опреснения соленой воды, в котором опресняемая соленая вода, подаваемая в виде струи или пелены, периодически подвергается воздействию сильной ударной волны и высокоскоростного потока горячих газообразных продуктов детонации, приводящему к тонкой аэродинамической фрагментации струи или пелены опресняемой соленой воды. А образованный двухфазный факел подается тангенциально в вихревую зону, где в условиях сильно закрученного высокотемпературного потока происходит быстрое испарение микрокапель опресняемой соленой воды с образованием мелкодисперсной кристаллической морской соли, отделяемой от газообразных продуктов детонации и водяного пара благодаря полю центробежных сил. Газообразные продукты детонации и водяной пар выводятся из вихревой зоны в зону конденсации водяного пара и отделения его от газообразных продуктов детонации. Причем солевой остаток непрерывно удаляется из вихревой зоны в виде мелкодисперсной кристаллической морской соли. Способ реализован в устройстве, в котором системы фрагментации и испарения опресняемой соленой воды выполнены в виде импульсного генератора сильной ударной волны и высокоскоростного потока горячих газообразных продуктов детонации, присоединенного к вихревому реактору для испарения микрокапель опресняемой соленой воды с образованием мелкодисперсной кристаллической морской соли, соединенному с конденсатором водяного пара. Конденсатор водяного пара снабжен системой удаления газообразных продуктов детонации и системой отвода опресненной воды потребителю. Изобретение обеспечивает опреснение соленой воды с помощью термомеханического воздействия на струю или пелену соленой воды сильной ударной волной и высокоскоростным потоком горячих газообразных продуктов детонации, получаемыми в циклическом рабочем процессе с импульсно-детонационным сжиганием того или иного горючего. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к очистке и опреснению морской воды. Опреснительная установка обратного осмоса включает рамный корпус 1, мембрану 4 обратного осмоса, гидропривод 2, гидрораспределитель промывки 6, гидрораспределитель консервации 7, емкость 8 с жидким консервантом, блок фильтрации механических примесей подводимой морской воды, состоящий из нескольких фильтров 9, 10, 11 механических примесей. Каждый фильтр 9, 10, 11 механических примесей включает установленную на раме рамного корпуса 1 опору-гидрораспределитель 12, 13, 14 и фильтрующий элемент. Сквозные каналы опор-гидрораспределителей 12, 13, 14 фильтров 9, 10, 11 механических примесей последовательно соединены, образуя единые сквозные каналы блока фильтрации механических примесей: для морской воды, отвода частиц, задержанных фильтрующими элементами, и отвода фильтрата. Сквозной канал для подводимой морской воды гидрораспределителя промывки 6 и канал для отвода консерванта гидрораспределителя консервации 7 соединены с единым сквозным каналом для морской воды блока фильтрации механических примесей с противоположных сторон. Сквозной канал для отвода концентрата гидрораспределителя консервации 7 соединен с единым сквозным каналом для отвода задержанных фильтрующими элементами частиц блока фильтрации механических примесей. Изобретение позволяет обеспечить компактность конструкции установки с периодической промывкой ее блоков и элементов, а также консервацию при перерыве в работе. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области очистки воды, в частности к способу регенерации моющих и обезжиривающих растворов. Способ включает отстаивание с отделением масла от водной фазы с последующей обработкой последней химическим реагентом и фильтрацией. Водную фазу на стадии обработки химическим реагентом подвергают воздействию кавитации в течение 2-3 мин. при температуре 60-70°С. В качестве реагента используют сульфат магния. Технический результат заключается в повышении эффективности и стабильности очистки щелочных моющих растворов, содержащих масла, нефтепродукты и взвешенные вещества. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх