×
27.12.2013
216.012.907d

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам очистки воды от растворенных органических веществ и может быть использовано для очистки природных и сточных вод. Способ включает каталитическое окисление компонентов водного раствора в мембранном реакторе в присутствии растворенных газов-окислителей. Причем обрабатываемый раствор перед мембранным реактором предварительно выдерживают в сатураторе под рабочим давлением трансмембранного фильтрования до полного газонасыщения раствора. В качестве катализаторов могут быть использованы каталитически активные мембраны, растворенные гомогенные катализаторы и/или дисперсии гетерогенных катализаторов. Результат заключается в упрощении и повышении надежности каталитического окисления в мембранных реакторах, например, при очистке загрязненных вод. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 5 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам очистки воды от растворенных органических веществ и может быть использовано для очистки природных и сточных вод.

Известен способ для очистки сточных вод (патент RU 2359919 от 27.06.2009), в котором имеется, по меньшей мере, один реакционный сосуд, по меньшей мере, с одним выпуском очищенных сточных вод, по меньшей мере, с одним вентиляционным каналом и со средством введения, по меньшей мере, одного окисляющего газа. Реакционный сосуд содержит слой материала, способного катализировать реакцию окисления органического материала в указанных сточных водах и/или поглощать этот органический материал. Реакционный сосуд также содержит погружную мембрану устройства фильтрации, при этом средство введения по меньшей мере одного окисляющего газа и впуск сточных вод расположены на дне реакционного сосуда для введения окисляющего газа и сточных вод параллельными потоками, в направлении слоя каталитического материала, и затем в направлении мембраны устройства фильтрации. Однако в данном способе при параллельном движении газа и обрабатываемых сточных вод не происходит полного смешения сточных вод и окисляющего газа, что приводит к недостаточной степени очистки воды.

Известен способ жидкофазного мембранного разделения (патент RU 2232044 от 03.02.2003), где происходит полное смешение обрабатываемой воды и газа при использовании мембранной сепарации. Техническое решение этого способа заключается в жидкофазном разделении путем предварительного насыщения под рабочим давлением фильтрования обрабатываемого раствора инертными, по отношению к разделяемым компонентам и к материалам мембранного аппарата, газами с последующей фильтрацией раствора через ультрафильтрационную мембрану. Однако в этом способе используются инертные к компонентам жидкости и материалу мембран газы, поэтому он не может быть использован для проведения окислительных каталитических процессов.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ очистки воды от растворенных органических веществ, включающий приведение раствора в контакт с полупроводниковым фотокатализатором, облучение их ультрафиолетом в течение времени, достаточного для разрушения примесей, и отделение очищенной воды от фотокатализатора мембранной фильтрацией, отличающийся тем, что все три стадии осуществляются одновременно путем фильтрации через пористую мембрану из полупроводникового материала на основе TiO2, CdS, SrTiO3, Fe2O3, являющуюся фотокатализатором, при одновременном облучении мембраны ультрафиолетом в присутствии избытка окислительного агента (Патент РФ №2117517 опубл. 20.08.1998 г.). Введение кислорода или озона осуществляется через газопроницаемую водонепроницаемую мембрану.

Однако данный способ является трудоемким, так как требует:

- наличия мощных источников ультрафиолетового облучения,

- сложных высоконапорных генераторов кислорода и/или озона,

- дополнительных водонепроницаемых мембран для подвода газа, что, в свою очередь, ведет к усложнению и удорожанию процесса очистки воды.

Кроме этого, данный способ

- имеет ограничения по максимальной исходной концентрации загрязняющих органических веществ в обрабатываемой воде,

- требует наличия избытка окислителей для предотвращения отравления катализатора мембран и/или снижения их каталитической активности.

Задачами изобретения являются:

- упрощение процесса каталитического окисления в мембранном реакторе;

- снятие ограничения по концентрациям загрязняющих веществ и по количеству окислителей в исходной реакционной смеси;

- повышение надежности очистки загрязненных вод.

Поставленные задачи решаются тем, что в способе очистки воды, включающем каталитическое окисление компонентов водного раствора в мембранном реакторе в присутствии окислителей в виде газов, согласно изобретению, обрабатываемый раствор полностью насыщают вводимыми газами - окислителями перед мембранным реактором под рабочим давлением трансмембранного фильтрования, причем в мембранный реактор подают, как растворенные гомогенные катализаторы или дисперсии гетерогенных катализаторов, так и их смеси.

Схема процесса представлена на фигуре. Способ осуществляется следующим образом.

Сырьевая емкость 1 заполняется очищаемой от загрязняемых примесей водой. Туда же может добавляться растворенный гомогенный или диспергированный гетерогенный катализатор. Затем жидкость из сырьевой емкости 1 по трубопроводу 2 эжектором 3 подается под рабочим давлением трансмембранного фильтрования в сатуратор 4. С помощью эжектора 3 в сатуратор 4 поступают окислители в виде газов, например, кислород или его смесь с озоном. Из сатуратора 4 после полного насыщения обрабатываемой жидкости окисляющим газом газонасыщенная реакционная смесь поступает в реактор с каталитически активными мембранами 5. При этом у поверхности мембраны со стороны сырья образуется слой с повышенной концентрацией реагирующих между собой и задерживаемых мембраной веществ (концентрационная поляризация), который, тем самым ускоряет их химическое взаимодействие. Продукты реакции отводятся из зоны реакции через мембрану, что также способствует увеличению скорости и степени химического взаимодействия. Слой с повышенной концентрацией задерживаемых мембраной веществ создает определенное гидравлическое сопротивление для трансмембранного потока. В нем происходит уменьшение гидростатического давления, вследствие чего из предварительно насыщенной газом жидкости начинают выделяться пузырьки растворенного газа, которые за счет тангенциального движения уменьшают вероятность загрязнения поверхности мембраны различными отложениями и промежуточными продуктами окисления, поддерживая тем самым ее каталитическую активность. Кроме того, окислитель, находящийся в газовой фазе в более высоких концентрациях, чем в жидкости, способствует лучшей активации катализатора на поверхности мембраны и препятствует его отравлению.

Катализаторы и непрореагировавшие вещества, находящиеся в обрабатываемой жидкости по линии ретентата 6, могут быть возвращены в сырьевую емкость для последующей повторной обработки в каталитическом мембранном реакторе.

Пример 1. Исследовалась очистка воды со следующим составом: ХПК (химическое потребление кислорода - бихроматная окисляемость) - 1930 мг/дм3, БПКп (полное биохимическое потребление кислорода) - 793 мг/дм3, взвешенные вещества - 3 мг/дм3, окислитель - озоно-кислородная смесь - 20 мгО3/дм3. Вода подавалась в мембранный реактор с каталитически активными мембранами, минуя сатуратор. Давление в мембранном реакторе составляло 0,6 МПа. В процессе исследований изменялось количество подаваемой через эжектор озоно-кислородной смеси и, тем самым, варьировались дозы подаваемого озона. Эффективность окисления сточных вод оценивалась по ХПК. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1
Доза подаваемого озона, мг/дм3 ХПК после обработки, мг/дм3
1100 1220
1900 859
2800 430
2900 442
3000 435

Пример 2. Исследовалась очистка воды со следующим составом: ХПК - 1930 мг/дм3, БПКп - 793 мг/дм3, взвешенные вещества - 3 мг/дм3, окислитель - озоно-кислородная смесь - 20 мгO3/дм3. Вода подавалась в мембранный реактор с каталитически активными мембранами через сатуратор. Давление в сатураторе и в мембранном реакторе составляло 0,6 МПа. В процессе исследований изменялось время пребывания газожидкостной смеси в сатураторе и, тем самым, варьировалась степень насыщения исходной жидкости озоном. Эффективность окисления сточных вод оценивалась по ХПК. Результаты исследований приведены в таблице 2. При 100% степени насыщения обрабатываемой жидкости газом наблюдается резкое снижение ХПК сточных вод после мембранного реактора.

Пример 3. Исследовалась очистка воды со следующим составом: ХПК - 1930 мг/дм3, БПКп - 793 мг/дм3, взвешенные вещества - 3 мг/дм3. В воду добавлялся катализатор - раствор MnCl2, окислитель - озоно-кислородная смесь - 20 мгO3/дм3. Смесь воды и катализатора подавалась в мембранный реактор с каталитически активными мембранами через сатуратор. Давление в сатураторе и в мембранном реакторе составляло 0,6 МПа. В процессе исследований изменялось время пребывания газожидкостной смеси в сатураторе и, тем самым, варьировалась степень насыщения исходной жидкости озоном. Эффективность окисления сточных вод оценивалась по ХПК. Результаты исследований приведены в таблице 2. При 100% степени насыщения обрабатываемой жидкости газом наблюдается резкое снижение ХПК сточных вод после мембранного реактора.

Пример 4. Исследовалась очистка воды со следующим составом: ХПК - 1930 мг/дм3, БПКп - 793 мг/дм3, взвешенные вещества - 3 мг/дм3. В воду добавлялся катализатор - дисперсия цеолита. Окислитель - озоно-кислородная смесь - 20 мгO3/дм3. Смесь воды и катализатора подавалась в мембранный реактор с каталитически активными мембранами через сатуратор. Давление в сатураторе и в мембранном реакторе составляло 0,6 МПа. В процессе исследований изменялось время пребывания газожидкостной смеси в сатураторе и, тем самым, варьировалась степень насыщения исходной жидкости озоном. Эффективность окисления сточных вод оценивалась по ХПК. Результаты исследований приведены в таблице 2. При 100% степени насыщения обрабатываемой жидкости газом наблюдается резкое снижение ХПК сточных вод после мембранного реактора.

Пример 5. Исследовалась очистка воды со следующим составом: ХПК - 1930 мг/дм3, БПКп - 793 мг/дм3, взвешенные вещества - 3 мг/дм3. В воду добавлялись катализаторы - дисперсия цеолита и раствор MnCl2. Окислитель - озоно-кислородная смесь - 20 мгO3/дм3. Вода подавалась в мембранный реактор с каталитически активными мембранами через сатуратор. Давление в сатураторе и в мембранном реакторе составляло 0,6 МПа. В процессе исследований изменялось время пребывания газожидкостной смеси в сатураторе и, тем самым, варьировалась степень насыщения исходной жидкости озоном. Эффективность окисления сточных вод оценивалась по ХПК. Результаты исследований приведены в таблице 2. При 100% степени насыщения обрабатываемой жидкости газом наблюдается резкое снижение ХПК сточных вод после мембранного реактора.

Таблица 2
Условия проведения процесса обработки сточных вод ХПК сточных вод, мг/дм3, после сатуратора (числитель) и после реактора с каталитически активными мембранами (знаменатель) при степени насыщения газом-окислителем обрабатываемой жидкости, %
20 40 60 80 100
без добавления катализатора в исходную жидкость (пример 2)
с добавлением в исходную жидкость гомогенного катализатора (пример 3)
с добавлением в исходную жидкость гетерогенного катализатора (пример 4)
с добавлением в исходную жидкость смеси гомогенного и гетерогенного
катализаторов (пример 5)

Предлагаемый способ очистки воды найдет свое применение при очистке природных и сточных вод.


СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
27.03.2014
№216.012.af12

Способ прогнозирования возможного токсического эффекта при совместном использовании нескольких лекарственных препаратов

Изобретение относится к области использования растительных объектов для контроля токсического эффекта нескольких лекарственных препаратов. Способ включает комплексную оценку морфофизиологических нарушений, наблюдаемых в фитотестах. Тестируют каждый препарат отдельно, а также их жидкие смеси в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510533
Дата охранного документа: 27.03.2014
20.09.2014
№216.012.f644

Способ лечения больных с онкологическими заболеваниями и/или иммунодепрессиями

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и касается лечения больных с онкологическими заболеваниями путем приема препаратов, вызывающих активную клеточную иммуностимуляцию. Препараты принимают в виде лиофилизата лизата грамотрицательных бактерий семейства кишечных, помещенных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528877
Дата охранного документа: 20.09.2014
10.04.2015
№216.013.39c9

Изолирующий материал им-экодор

Изобретение относится к области экологии. Предложенный изолирующий материал включает глину, известковый материал, нефтяной шлам и буровой шлам при следующем содержании компонентов, вес. ч.: Изобретение обеспечивает уменьшение потребления природных глин, снижает отходы производства при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546281
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.12.2015
№216.013.9e36

Установка для очистки воды каталитическим окислением

Изобретение относится к области очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые органические соединения. Установка для очистки воды каталитическим окислением содержит последовательно соединенные сырьевую емкость, заполняемую очищаемой от загрязняемых примесей водой, насос, подающий воду в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572132
Дата охранного документа: 27.12.2015
13.01.2017
№217.015.6cec

Способ очистки воды и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способам очистки воды от растворенных органических веществ и может быть использовано для очистки природных и сточных вод. Способ включает предварительное полное газонасыщение обрабатываемой воды газами-окислителями и каталитическое окисление компонентов водного раствора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597387
Дата охранного документа: 10.09.2016
Показаны записи 1-10 из 153.
27.01.2013
№216.012.1f61

Способ получения (2е,4е)-додека-2,4-диен-1-илизовалерата

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения (2Е,4Е)-додека-2,4-диен-1-илизовалерата, включающему гидроалюминирование-галогенирование 1-нонина с получением (1Е)-1-галогенной-1-ена, кросс-сочетание (1Е)-1-галогеннон-1-ена с метилакрилатом с получением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473534
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.1fe6

Способ обессоливания газоконденсатов

Изобретение относится к области подготовки газоконденсата, в частности к обессоливанию водой, и может быть использовано для снижения солеотложения при стабилизации газоконденсата в колонне стабилизации при разработке газоконденсатного месторождения на поздней стадии разработки с заводнением....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473667
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.02.2013
№216.012.2614

Дезинфицирующее средство

Изобретение относится к санитарии и может быть использовано в пищевой, медицинской, ветеринарной, перерабатывающей промышленности. Изобретение может быть использовано для получения препаратов для дезинфекции поверхностей в помещениях, санитарно-технического оборудования, предметов ухода за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475268
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a6b

Способ переработки дистиллерной жидкости аммиачно-содового производства

Изобретение относится к области переработки дистиллерной жидкости, образующейся в производстве кальцинированной соды по аммиачному методу. Дистиллерную жидкость обрабатывают гидроксидом натрия при мольном отношении CaCl:NaOH, равном 1:2÷2,25 (преимущественно 1:2), получающийся при этом осадок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476386
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b57

Способ сборки глубинного анодного заземлителя, глубинный анодный заземлитель, электрод заземлителя

Изобретение относится к области защиты от коррозии магистральных трубопроводов и подземных сооружений. Способ включает сборку в гирлянду электродов с помощью соединительных устройств, заполнение пространства между электродами, при этом сопрягаемые поверхности частей соединительного устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476622
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2fcb

Замковый сборный ленточный фундамент

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям сборного ленточного фундамента, широко применяемым при возведении зданий и сооружений разного типа и назначения в различных условиях эксплуатации. Замковый сборный ленточный фундамент включает опорную плиту и размещенные на ней ряды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477770
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.05.2013
№216.012.3e16

Способ создания осевой нагрузки на забой горизонтальной скважины

Изобретение относится к области бурения горизонтальных скважин с большим смещением забоя относительно устья и предназначено для использования в случаях, когда вертикальная составляющая веса колонны труб недостаточна для обеспечения технологически требуемой величины осевой нагрузки на долото....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481461
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.06.2013
№216.012.4724

Устройство для перемешивания жидких сред

Изобретение относится к устройствам для перемешивания в жидкой среде и может быть использовано на предприятиях нефтехимической, фармацевтической и пищевой промышленности. Устройство включает корпус с размещенным в нем валом, внутри которого установлен с возможностью поступательно-возвратного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483792
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b75

Способ получения углеродного носителя для катализаторов

Изобретение относится к способам получения углеродных носителей для катализаторов. Описан способ получения углеродного носителя для катализаторов, включающий использование в качестве исходного сырья сажи, характеризующийся тем, что сажу смешивают с нефтяным пеком и растворителем, полученную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484899
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.59de

Способ предотвращения накопления электростатических зарядов в эмульсиях при добыче и транспорте нефти

Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче и транспорту нефти. Изобретение касается способа предотвращения накопления электростатических зарядов в эмульсиях при добыче и транспорте нефти с использованием нейтрализующих устройств, при этом на этапе сбора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488627
Дата охранного документа: 27.07.2013
+ добавить свой РИД