Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КАТИОННОГО ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА ТЕТРАДЕЦИЛТРИМЕТИЛАММОНИЙ БРОМИДА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к способам очистки сточных вод от катионного поверхностно-активного вещества, а именно тетрадецилтриметиламмоний бромида, и может быть использовано на предприятиях легкой промышленности, машиностроения, нефтехимического и органического синтеза и переработки руд.

Известен способ биологической очистки воды от поверхностно-активных веществ (Ставская С.С., Удод В.М., Таранова Л.А., Кривец И.А. // Микробиологическая очистка воды от поверхностно-активных веществ. -Киев.: "Наукова Думка", 1988 г., 183 с), который позволяет разлагать органические примеси до углекислого газа и воды. Однако этот метод имеет ограничения по исходным концентрациям поверхностно-активных веществ в очищаемых стоках 20-50 мг/л, поэтому его чаще используют после предварительной очистки другими методами. Кроме того, метод не применим к биорезистентным поверхностно-активным веществам катионного типа, а именно к четвертичным аммониевым солям.

Известен также способ флотационного извлечения из водных стоков катионных поверхностно-активных веществ - первичных алифатических аминов, а именно хлоридов алкиламмония (ХАА), имеющих в своем составе от 12 до 18 атомов углерода, извлекаемых совместно с анионными поверхностно-активными веществами, в частности алкилкарбоксилатами калия (АКК). Взаимодействие ХАА с АКК приводит к образованию малорастворимых продуктов (коацерватов), которые удаляются пузырьками газа при флотации. Эффективность процесса зависит от мицеллярной растворимости коацерватов, которая понижается с увеличением длины углеводородного радикала. Степень извлечения катионных поверхностно-активных веществ с радикалом от 12 до 14 углеродных атомов составляет 60 %, и только для катионных поверхностно-активных веществ с радикалом от 16 до 18 атомов может достигать 99% (Стрельцова Е.А., Тымчук А.Ф., Пузырева И.В. Использование органических реагентов для повышения эффективности флотационного выделения катионных ПАВ. // Труды Одесского политехнического университета. 2002, № 1. - С. 209-211).

Наиболее близким по техническому решению является способ извлечения катионных поверхностно-активных веществ (четвертичных аммониевых солей) методом электрофлотации в присутствии коагулянта. Этот метод основан на извлечении примесей из водных стоков пузырьками газа (водорода и кислорода), выделяемых на катоде и инертном аноде, и обладающих более высокой дисперсностью по сравнению с пузырьками газа в напорной флотации. Для извлечения примесей ПАВ различных типов предлагается использовать алюмокремниевый коагулянт-флокулянт (АКФК) Наблюдается высокая эффективность процесса извлечения анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ из водных растворов предлагаемым способом.

Существенным недостатком способа является то, что степень извлечения катионных поверхностно-активных веществ, а именно тетрадецилтриметиламмоний бромида (ТДТМАБ) невелика и составляет 14% (Применение электрофлотационной технологии для очистки водных растворов от примесей ПАВ. Гречина М.С., Колесников В.А, Капустин Ю.И., Воробьева О.И. Успехи в химии и химической технологии. Сб. науч. Тр. Т. XX, № 9 (67), С. 75-78). Этот способ выбран за прототип.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени электрофлотационного извлечения катионного поверхностно-активного вещества (КПАВ) тетрадецилтриметиламмония бромида (ТДТМАБ) из сточных вод.

Поставленная задача решается тем, что в сточную воду, содержащую катионное поверхностно-активное вещество тетрадецилтриметиламмоний бромид, вводят смесь, содержащую додецилсульфат натрия, алюмокремниевый коагулянт-флокулянт и полиакриламид гранулированный сульфатный в соотношении [1]:[1-1,2:0,25-0,5:0,008-0,01], с последующим электрофлотационным извлечением из сточной воды образовавшихся соединений.

Метод электрофлотации основан на адгезии взвешенных частиц нерастворимых соединений высокодисперсными пузырьками газов водорода и кислорода, образующихся при электролизе воды. Газовые пузырьки, всплывая в объеме воды, взаимодействуют с взвешенными частицами, в результате этого происходит их взаимное слипание.

Плотность образующихся агрегатов взвешенных частиц с прилипшими к ним пузырьками газов меньше плотности воды, что обуславливает их транспорт на поверхность воды и накопление там в виде пенопродукта, который периодически удаляется механическим способом.

Использование нерастворимых анодов из титана с депассивирующим активным покрытием из смеси оксидов титана и рутения обеспечивает высокое качество очистки и не приводит к вторичному загрязнению очищаемых стоков продуктами разрушения анодов.

Специфическое взаимодействие противоионов КЛАВ и смеси, содержащей АПАВ, АКФК и катионный флокулянт ПАА-ГС, приводит к образованию в объеме раствора частиц дисперсной фазы, что обеспечивает повышение извлечение из сточных вод КПАВ.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В 1 л воды, содержащей 100 мг катионного поверхностно-активного вещества тетрадецилтриметиламмоний бромида, вводят при перемешивании додецилсульфат натрия, алюмокремниевый коагулянт-флокулянт, представляющий собой смесь оксидов SiO₂, А1₂О₃, Fe₂O₃, и флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный при массовом соотношении извлекаемого катионного поверхностно-активного вещества к введенным веществам [1]:[1:0,25:0,008]. При этом алюмокремниевый коагулянт-флокулянт представляет собой порошок белого цвета с концентрацией основных компонентов SiO₂ 18,5%, А1₂О₃ 10,5%, Fe₂O₃ 0,9%, а флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный представляет собой катионный мономер (2-метакриламидоэтил) триметиламмоний метилсульфат в виде гранул. Раствор с рН 5,5-6,5 перемешивают в течение 0,5 минут. В результате взаимодействия оксидов железа и алюминия происходит образование частиц дисперсной фазы, адсорбирующих на своей поверхности катионное ПАВ, а анионное ПАВ и полиакриламид способствует укрупнению частиц. После образования смеси соединений раствор подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,4 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 30 мин. После электрофлотации отбирают пробу воды на анализ и определяют содержание катионного поверхностно-активного вещества экстракционно-фотометрическим методом.

Пример 2. В 1 л воды, содержащей 100 мг катионного поверхностно-активного вещества тетрадецилтриметиламмоний бромида, вводят при перемешивании додецилсульфат натрия, алюмокремниевый коагулянт-флокулянт, флокулянт полиакриламид гранулированный сульфатный при массовом соотношении извлекаемого поверхностно-активного вещества к введенным веществам [1]:[1,2:0,5:0,01 ]. Раствор рН 5,5-6,5 перемешивают в течение 0,5 минут и подают в электрофлотационный аппарат для отделения образовавшихся частиц от очищаемой воды при плотности тока 0,4 А/л. Процесс электрофлотации ведут в течение 30 мин. После электрофлотации отбирают пробу вод на анализ и определяют содержание катионного поверхностно-активного вещества.

Как видно из приведенных данных в таблице 1, степень извлечения катионного поверхностно-активного вещества, рассчитанная по отношению разности исходной и конечной концентрации к исходной концентрации, максимальна (92,0 %) при массовом соотношении извлекаемого тетрадецилтриметиламмоний бромида к додецилсульфат натрию, алюмокремниевому флокулянт-коагулянту, полиакриламиду гранулированному сульфатному [1]:[1-1,2:0,25-0,5:0,008-0,01].

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 КПАВ, рН среды. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый способ позволяет существенно повысить степень извлечения катионного поверхностно-активного вещества, а именно тетрадецилтриметиламмоний бромида из модельных растворов в электрофлотационном процессе по сравнению с прототипом.

Эффективность от применения предлагаемого способа обусловлена повышением степени извлечения из сточных вод катионных поверхностно-активных веществ на 78,0 % (с 14,0 до 92,0 %).