Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛЫХ РЕГЕНЕРАТОВ ВОДООБЕССОЛИВАЮЩИХ ИОНООБМЕННЫХ УСТАНОВОК

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для утилизации кислых регенератов водообессоливающих установок и очистки сточных вод от органических веществ.

Известен способ обработки активного угля [SU 1736924, C01B 31/08, 1992], по которому 300 г активного угля КАД йодный, прокаленного в трубчатой печи в шесть приемов по 50 г, кипятят с 600 мл 5% HCl в 3-литровой колбе в течение 2-х часов. Затем уголь перегружают в колонку и отмывают водой до pH промывных вод, равного 7.

Недостатками данного способа являются: продолжительность обработки активного угля, большой расход дорогостоящих высокочистых реагентов, затраты электроэнергии на термообработку, отсутствие регенерации реагентов, большие объемы сточных вод (20 литров сточных вод на 1 литр угля).

Известен способ [Шепарнева Г.П., Сафонова В.И., Серебреникова Г.Н., Шварц М.М., Степин Б.Д. О подготовке углей особой чистоты. Труды ВНИИ химреактивов и особо чистых веществ. 1971. Вып. 33. - С. 213, 218], включающий обработку угля БАУ соляной кислотой при т:ж = 1:5 при температуре 80-90°C в течение 3-4 часов и последующую отмывку кислоты путем 14-16-кратного кипячения с дистиллированной водой при том же соотношении т:ж. Циклы подобной обработки повторялись до 20 раз.

Недостатками предложенного способа являются: использование дорогостоящих высокочистых реагентов, большой расход реагентов и отсутствие их регенерации, большие объемы кислых сточных вод (320 литров на 1 литр угля), длительность процесса и затраты электроэнергии.

Наиболее близким является способ обработки активных углей [Когановский Л.М., Левченко Т.М., Кириченко В.А. Адсорбция растворенных веществ. - Киев: Наукова думка, 1977. - С. 53-55], включающий многократное кипячение активного угля с одной из таких кислот как серная, азотная, соляная, уксусная. Продолжительность обработки 3-6 часов, Т:Ж = 1:(1-10), после чего кислота идет на нейтрализацию, а уголь заливается свежей кислотой и обрабатывается по такой схеме 6-8 раз. После этого уголь промывают в колонке 10-кратным объемом воды в течение 20 часов. При этом количество кислых сточных вод на 1 литр угля составляет около 20 литров. Недостатками предложенного способа являются большой расход реагентов и отсутствие их регенерации, большие объемы кислых сточных вод, затраты электроэнергии на термообработку и длительность процесса.

Технической задачей изобретения является использование углеродных сорбентов для утилизации кислых регенератов водообессоливающих установок с целью снижения количества сточных вод ионообменных установок и повышения сорбционной емкости активных углей (АУ) по органическим соединениям (фенол, хлорфенол, пиридин, анилин) за счет изменения химии поверхности угля. Задача решается следующим образом.

На электростанциях (ГРЭС, ТЭЦ) ионообменные смолы очищают большие объемы воды и выдерживают значительное число регенераций. Объем кислых отходов от работы ионообменных установок на катеоните составляет около 20-25% от объема обессоливаемой воды, в их состав в основном входит серная кислота, усредненная концентрация которой составляет 0,5 моль/дм³ и соли Ca²⁺ (усредненная концентрация 0,016 моль/дм³). Содержание солей Ca²⁺ в регенерате не оказывает влияния на эффективность обработки АУ и последующую адсорбцию органических веществ. Осадок CaSO₄ при таком содержании компонентов в регенерате не выпадает, т.к. не достигается величина произведения растворимости (ПР(CaSO₄)=2,25·10^-4).

Поставленная задача достигается обработкой активных углей кислыми регенератами ионообменных установок при соотношении массы активного угля в граммах (m_у) к объему регенерата в см³ (V_p)=m_у (г) : V_p (см³) = 1:10 в течение 10 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. Процесс не сопровождается потерей углеродного материала.

На обработанных описанным способом активных углях проводилась очистка сточных вод от фенола, хлорфенола, пиридина, анилина. При этом повышалась адсорбционная емкость по органическим веществам, что обусловлено появлением на поверхности сорбента новых кислородсодержащих функциональных групп, являющихся дополнительными адсорбционными центрами, в связи с чем увеличивается количество органических веществ, взаимодействующих по специфическому механизму адсорбции, и степень очистки повышается.

Навеску активного угля обрабатывали кислым регенератом при соотношениях m_у (г) : V_p (см³) = 1:5, 1:10, 1:15 в течение 6-12 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. Затем на полученном АУ осуществляли адсорбцию фенола, хлорфенола, пиридина, анилина из их водных растворов в статических условиях. Концентрация органических компонентов соответствовала их содержанию в промышленных сточных водах.

Пример 1.

АУ обрабатывали кислым регенератом при соотношении m_у (г) : V_p (см³) = 1:5 в течение 6 часов, с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. На полученном АУ осуществляли адсорбцию фенола, хлорфенола, пиридина, анилина из их водных растворов в статических условиях. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 2.

АУ обрабатывали кислым регенератом при соотношении m_у (г) : V_p (см³) = 1:10 в течение 6 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. На полученном АУ осуществляли адсорбцию фенола, хлорфенола, пиридина, анилина из их водных растворов в статических условиях. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 3.

АУ обрабатывали кислым регенератом при соотношении m_у (г) : V_p (см³) = 1:15 в течение 6 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. На полученном АУ осуществляли адсорбцию фенола, хлорфенола, пиридина, анилина из их водных растворов в статических условиях. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 4

АУ обрабатывали кислым регенератом при соотношении m_у (г) : V_p (см³) = 1:10 в течение 8 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. На полученном АУ осуществляли адсорбцию фенола, хлорфенола, пиридина, анилина из их водных растворов в статических условиях. Результаты представлены в таблице 2.

Пример 5

АУ обрабатывали кислым регенератом при соотношении m_у (г) : V_p (см³) = 1:10 в течение 10 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. На полученном АУ осуществляли адсорбцию фенола, хлорфенола, пиридина, анилина из их водных растворов в статических условиях. Результаты представлены в таблице 2.

Пример 6

АУ обрабатывали кислым регенератом при соотношении m_у (г) : V_p (см³) = 1:10 в течение 12 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре. На полученном АУ осуществляли адсорбцию фенола, хлорфенола, пиридина, анилина из их водных растворов в статических условиях. Результаты представлены в таблице 2.

В результате проведенных исследований были выбраны следующие условия утилизации кислых регенератов водообессоливающих установок: обработка промышленных активных углей кислым регенератом при соотношении масса АУ в граммах к объему регенерата в см³ 1:10 в течение 10 часов с последующей отмывкой 3-кратным объемом дистиллированной воды и сушкой на воздухе при комнатной температуре.

Обработка активных углей кислым регенератом водообессоливающих установок предложенным способом позволяет утилизировать кислый регенерат ионообменных установок и повышает сорбционную емкость активных углей по отношению к фенолу, хлорфенолу, пиридину, анилину, исключает расход дорогих реагентов, электроэнергии на термообработку, снижает объем сточных вод. Таким образом, одновременно решается две задачи: повышение эффективности очистки одних промышленных отходов (сточных вод, содержащих органические вещества) за счет утилизации другого отхода (кислого регенерата ионообменных установок).