Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КИСЛОТНЫХ И ОСНОВНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

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:

,

где C_нач. и C_кон. - 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.