{088.8) В.Е. Казаринов, Л.Д.. Иеликадзе, Г.А. Тедорадзе, В. С. Вилинская, P. В. Кереселидзе, Ю.M. Соколов, А.П. Ремень и И.A. Гусева (72) Авторы изобретения

Институт электрохимии АН СССР, Институт физической и органической химии АН Грузинской ССР и Московский технологический институт (71) Заявители (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ОТ ФОРМАЛЬДЕГИДА

Изобретение относится к способу очистки сточных вод производства основания Арнольда от формальдегида и может быть использовано в химической промышленности на станциях очистки сточных вод производства различных пластических масс, синтетических смол (например, феноло-формальдегидных, карбамидных), красителей и т. д.

Известен способ, согласно которому растворенный в- воде формальдегид подвергается электрохимическому восстановлению или окислению на платино= вом электроде (1). Однако этот способ не имеет практической ценности для очистки сточных вод из-эа высокой стоимости платиновых электродов.

Наиболее близким к изобретению является электрохимический способ очистки сточных вод от формальдегида и мего танола в производстве карбамидных смол, согласно которому процесс ведут. в электролизере диафрагменного типа с использованием анода из двуокиси

2 свинца при плотности тока 0,190,22 А/см в течение 3 ч с добавкой 2 .1 моль/л N a 0H P 21.

Недостатком известного способа является использование анода иэ двуокиси свинца. Сточные воды загрязняются свинцом, предельно допустимая концентрация которого в воде водоемов составляет О,1 мг/л. Кроме того, Pb0, не являясь металлическим проводником, имеет большое электрическое сопротивление, что приводит к нагрузке

0,2 А/см, значительным омическим потерям и существенно удорожает и усложняет процесс электрохимической очистки.

Эти недостатки в значительной сте-, пени усугубляются использованием электролизера.диафрагменного типа.

Кроме того, электроды на РЬО2, не. выпускаемые серийно промышленностью, требуют сложной технологии изготовле-. ния в лабораторных условиях.

Конечная, концентрация формальдегида, мг/л

Состав сточной воды

3 990679

При этом используется узкий диапазон плотностей тока, что является серьезным недостатком, так как возможность использования широкого диапазона плотностей тока позволяет более гибко реагировать на изменения нагрузки сети в течение суток.

Кроме того, в сточной воде обнаруживается довольйо высокая концентрация метанола (до 5"8 г/л). Это оэна- 1о чает, что реакция окисления формальдегида идет с образованием метанола и муравьиной .кислоты - ядов, присутствие которых в сточной воде являет- . ся недопустимым. В.результате этого И предлагается разбавлять сточную воду в соотношении 1: 10 или 1: 15, доводя концентрацию метанола до 500 мг/л, а далее этот сток направлять на доочистку на биологическую станцию. 20

Время электролиза (3 ч) не является конкретным параметром, определяю, щим скорость процесса, поскольку ис- ходная концентрация формальдегида в 2s сточной воде не известна.

Цель изобретения - повышение степени очистки сточных вод от формальдегида и снижение энергозатрат.

Цель достигается тем, что процесс so ведут в бездиафрагменном электролизере с использованием графитового анода при плотности тока 0,05-0,5 А/см при 20-40 С в присутствии 0,25О

0,5 моль/л NaOH.

Способ осуществляют. следующим образом.

При проведении электролиза в указанных условиях концентрация формальдегида в сточной воде снижается .от исходной и равной 5-6 г/л до 0,1 мг/л, что соответствует ПДК. Таким образом, согласно предлагаемому способу очист" ки стоков концентрация формальдегида уменьшается примерно в 50000 раз..

Определение концентрации формальдегида в растворе проводят колориметрически по фиолетовой окраске, которая появляется при нагревании пробы с 1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислотой (хромотроповая кислота) в присутствии концентрированной серной кислоты при 570 нм в кювете с рабочей толщиной 3- 1 мм.

При выборй оптимального режима электроокисления формальдегида найдено, что процесс очистки в значительной степени зависит от состава и температуры сточной воды и не зависит от плотности тока.

Влияние состава сточной воды на анодное окисление формальдегида (ФА) при силе тока 5 А, плотности тока

0,05 А/см, температуре 20 С, объеме стока 400 см, исходной концентрации формальдегида 5 г/л и времени электролиза 20 ч приведено в табл. 1.

Таблица 1

В бездиафрагменный электролизер заливают 350-400 см сточной воды, содержащей 5-6 г/л формальдегида с 46 добавлением 0,25-0,5 моль/л йаОН .

Анодом служит графит с видимой поверхностью 100 см, катодом - графит или сталь. Анодная плотность тока составляет 0,05-0,5 А/см, температура 2040 С. В этих условиях для окисления

l г формальдегида необходимо затратить 50 А.ч количества электричества.

Поэтому, изменяя в этих условиях силу тока от 5 до 50 А, можно соответ- 50 ственно варьировать время электролиза от 20 до 2 ч. Возможность изменения силы тока в широком пределе позволяет выбрать режим электролиза, обеспечивающий заданную температуру 55 (20-40 C) без дополнительного охлаждения или нагревания, лишь эа счет джоулева тепла.

Из табл. 1 видно, что скорость окисления формальдегида зависит от состава среды и уже при концентрации щелочи 0,25 M конечная концентрация формальдегида за 20 ч близка к ПДК..

Использование. более высоких, чем

0,5 M концентрацйй.NaOH нецелесообразно, поскольку в результате происходит дополнительная минерализация и загрязнение стока. В кислой среде

0,1 М Н 504

0,1 М NaC1

0,1 М МаОН

0,25 M NaOH

0,5 М NaOH

0,75 М Na0H

1,00 M NaOH

0507

0,1-0,2

0,1

О,1

5 .990679 6 скорость процесса электроокисления формальдегида резко замедляется.

В случае очистки сточных вод от формальдегида величина плотности тока не играет особой роли. При посто- S янной силе тока время очистки до одной и той же концентрации от плотности тока не зависит.

Влияние плотности тока на процесс электроокисления формальдегида приве- 1в дено в табл. 2

Т а б л и ц а 2

l, А/см

0 5

0,025

0,1

0,05

0,1

О,l

0,5

0,1

1,0 формула изобретения

Способ очистки сточных вод от формальдегида путем электроокисления с использованием нерастворимого анода в присутствии йаОН, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения энергозатрат, процесс ведут в бездиафрагмен.ном электролизере с использованием

Концентрация формальдегида, мг/л до очистки после очистки

Во всех случаях электролиз ведут в присутствии 0,25 И йаОН при силе тока 5 А. Для изменения величины плот-р ности торса меняют площадь электрода от 200 до 5 см . Время электролиза

20 ч, температура 30 С.

Наиболее оптимальным является ин-, тервал плотностей тока 0,-05-0,5 А/см. з

Использование плотности тока выше

0,5 А/см нецелесообразно, так как при этом происходит значительное разрушение, графитовых анодов, приводящее к быстрому их. износу. При плотности тока ниже 0,05 А/см скорость ре1 акции снижается, и при плотности

0,01 А/см реакция вообще не проте" кает.

При проведении окйсления формаль- 4> дегида немаловажным является температурный режим. При 20-40 С электрохи". о мическое окисление формальдегида идет в оптимальных условиях до.углекислого газа и воды. При температуре выше

40 С окисление формальдегида идет с образованием в сточной воде метанола.

При температуре ниже 20 С скорость реакции окисления формальдегида снижается примерно в полтора раза.

П р и и е р. В бездиафрагменный электролизер объемом 400 см вводят

Ъ сточную воду производства основания

Арнольда, содержащую 5-6 г/л формальдегида. В сточную воду добавляют

0,25 моль/л йаОН. Реакцию электроокисления проводят при 20 С на графитовом аноде с поверхностью 100 смж током.5 А, что соответствует плотности тока 0,05 А/см . Время электролиза в этих условиях 20 ч. Время электролиза можно сократить, например, до

2 ч, увеличив при этом силу тока на порядок (до 50 А)..Однако, поскольку при этом происходит разогревание стока, для поддержания постояннои темпе ратуры в интервале 20-40 С необходимо предусмотреть обязательное термостатирование электролизера. После электролиза фил трат бесцветный, концентрация формальдегида в нем не превышает 0,1 мг/л. ХПК составляет примерно 50 мг/л (ХПК исходной воды

10 мг/л) .

Таким образом, проведение электролиза в указанных условиях приводит к снижению концентрации формальдегида примерно в 50 раз.

По сравнению с известным и применяемыми способами очистки сточных вод от формальдегида предлагаемый способ обеспечивает повышение степени очистки сточных вод вплоть до ПДК, при этом в очищенном стоке отсутствуют продукты электролиза, в частности метанол и свинец, требующие дополнител ной очистки, снижение энергозатрат и упрощение конструкции электролизера за счет использования бездиафрагменного типа, уменьшение количества вводимой щелочи примерно в 4 раза, что существенно снижает степень загрязне. ния и минерализации стока, расширение рабочего диапазона плотностей тока примерно на порядок, возможность возврата сточной воды в технологическую цепь без дополнительного разбавления что не влечет за собой значительного расхода чистой воды„ использование дешевых недефицитных электродных материалов, например графита.

Составитель Т. Барабаш

Техред И.Костик Корректор Е. Рошко

Редактор Г. Беэвершенко.Заказ 39/30

Тираж 939 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ilo делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 990679 8 графитового анода при плотности тока 1. Кулиев С.А. и др, Электрохимия.

0,05-0,5 А/см при 20-40 C в присут- 1980, вып. 8, с. 1091- 1095 ° ствии 0,25-0,5 моль/л NaOH. 2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации, У 371175, кл. С 02 F 1/46, 1971 (пропринятые во внимание при экспертизе s тотип).