×
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 61-70 из 153.
20.08.2014
№216.012.eaad

Тампонажный материал с регулируемой кинетикой расширения

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и конкретно к области получения специальных цементов, а именно тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин. Технический результат - создание тампонажного материала с регулируемой кинетикой расширения. Тампонажный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525885
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.eab0

Фильтр погружного электроцентробежного насоса

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для защиты глубинных скважинных электроцентробежных насосов от засорения механическими примесями. Устройство включает корпус с фильтрующим элементом, установленный на корпусе уплотнительный элемент, отделяющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525888
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.eb23

Конструкция узла "штуцер-корпус" сосуда давления

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно к изготовлению узла «штуцер-корпус» цилиндрических сосудов давления. Узел включает в себя штуцер, приваренный к корпусу аппарата. При этом на штуцере при помощи резьбового соединения установлена шайба, на которой вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526003
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.eb78

Центратор бурильного инструмента

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к опорно-центрирующим элементам бурильной колонны. Техническим результатом является увеличение эффективности работы предлагаемого центратора за счет расширения спектра амплитудно-частотных характеристик демпфируемых колебаний. Центратор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526088
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ecdf

Способ повышения продуктивности добывающих скважин

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при добыче нефти штанговым насосом. Техническим результатом является повышение интенсивности извлечения нефти и увеличение продуктивности призабойной зоны за счет увеличения амплитуды упругих колебаний в пласте. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526447
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.09.2014
№216.012.f7cd

Устройство для перекрытия полости отвода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при ремонте задвижек на отводах действующих трубопроводов. Устройство содержит камеру, уплотненную относительно входящего в нее перемещаемого штока поворотного, узел привода и герметизирующее приспособление, вводимое в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529274
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.10.2014
№216.012.fe0b

Способ получения аминов

Изобретение относится к способу получения новых третичных аминов, обладающих гербицидными свойствами. Способ заключается в алкилировании первичного амина, выбранного из бензиламина или амиламина, 4-хлорметил-1,3-диоксоланом в присутствии катализатора при мольном соотношении компонентов:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530891
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.11.2014
№216.013.0c3e

Способ получения пористого углеродного материала с бимодальным распределением пор

Изобретение относится к способам получения пористых углеродных материалов. Процесс получения гранулированного пористого углеродного материала состоит из двух стадий. На первой стадии сажу смешивают с нефтяным пеком и растворителем, далее полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534542
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.12.2014
№216.013.0fd8

Способ получения нефтяных коксов с пониженным содержанием оксидов серы в дымовых газах горения

Изобретение относится к способу получения нефтяных коксов с пониженным содержанием оксидов серы в дымовых газах горения, основанному на применении веществ, связывающих серу, при этом высокосернистый нефтяной кокс пропитывают водной дисперсией вещества, связывающего серу, на основе сланца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535473
Дата охранного документа: 10.12.2014
20.12.2014
№216.013.1097

Способ получения реактивного топлива для сверхзвуковой авиации

Изобретение относится к способу получения реактивного топлива для сверхзвуковой авиации путем гидрирования концентрата ароматических углеводородов в присутствии водородсодержащего газа и катализатора, при повышенных температуре и давлении который характеризуется тем, что в качестве сырья...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535670
Дата охранного документа: 20.12.2014
+ добавить свой РИД