Результат интеллектуальной деятельности: Способ удаления меди из сточных вод производства акриловой кислоты

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано для обезвреживания сточных вод производства акриловой кислоты, содержащих медь.

На производстве акриловой кислоты используются медьсодержащие ингибиторы полимеризации (дибутилдитиокарбамат меди). Органические остатки направляются на термическое обезвреживание, в результате образуются сточные воды с содержанием меди менее 300 мг/дм³. Сток также содержит карбонат натрия около 1,5% масс., гидрокарбонат натрия около 0,8% масс., сульфат натрия около 0,5% масс. Таким образом, необходима очистка сточных вод от ионов меди.

Из уровня техники известны способы извлечения ионов тяжелых металлов сульфированным бурым углем, сорбентом на основе торфа, золой ТЭЦ, природным минералом вермикулитом. Применение активных углей и природных материалов для очистки сточных вод сдерживается их невысокой поглотительной способностью, высокой стоимостью регенерации, составляющей 50% от стоимости угольного материала, низкой прочностью сорбента, и, следовательно, высокими потерями при фильтрации.

Известен способ очистки сточных вод от ионов меди, который основан на фильтрации через слой сорбента, в качестве которого используют отходы измельченного пеногипса толщиной слоя 0,075-0,09 м (патент РФ №2360868, МПК C02F 1/28, опубликовано 10.07.2009 г.).

Недостатком данного способа является низкая скорость фильтрации, что приводит к увеличению времени очистки, и большой расход сорбента.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки медьсодержащих сточных вод производства акриловой кислоты, включающий смешение очищаемых сточных вод и сернисто-щелочного стока (СЩС), с последующим отделением образующегося осадка, при этом отношение количества молей сульфид-ионов к количеству молей меди составляет не менее 4,30 и отношение массы очищаемого стока к массе смешиваемого СЩС находится в пределах (3-1):1. Возможно дополнительное введение коагулянта или флокулянта в количестве не менее 0,5 мг/дм³. Во втором варианте изобретения осуществляют смешение очищаемых сточных вод с сульфидом натрия с последующим отделением образующегося осадка, при этом отношение количества молей сульфид-ионов к количеству молей меди составляет не менее 6,79 (патент РФ №2572327, МПК C02F 1/58, C01G 3/12, опубликовано 10.01.2016 г.).

В данном изобретении предложено применение либо СЩС, либо сульфида натрия как источника сульфид-ионов. Количество молей сульфид-ионов по отношению к количеству молей меди недостаточно для эффективного осаждения сульфида меди в обоих вариантах реализации изобретения, поэтому даже в присутствии коагулянта оно происходит длительное время.

Задачей изобретения является разработка технологичного и производительного способа удаления меди из сточных вод.

Технический результат заключается в повышении эффективности осаждения сульфида меди за счет увеличения концентрации сульфид-ионов, а также в уменьшении расхода добавляемых реагентов за счет совместного применения СЩС и сульфида натрия.

Технический результат достигается способом очистки медьсодержащих сточных вод производства акриловой кислоты, включающим их обработку сернисто-щелочным стоком с добавлением коагулянта и последующее отделение образующегося осадка. В отличие от прототипа перед подачей в очищаемые сточные воды сернисто-щелочной сток смешивают с сульфидом натрия для поддержания необходимой концентрации сульфид-ионов, при этом отношение количества молей сульфид-ионов к количеству молей меди составляет не менее 15 и отношение массы очищаемого стока к массе смешиваемого сернисто-щелочного стока составляет не менее 3,75:1.

Согласно изобретению в сернисто-щелочной сток дополнительно добавляют коагулянт и флокулянт в суммарном количестве не менее 0,5 мг/дм³.

Технический результат изобретения достигается благодаря увеличению концентрации сульфид-ионов в составе СЩС, смешанного с сульфидом натрия, в результате чего в медьсодержащих стоках более интенсивно идет реакция взаимодействия с ионами меди с образованием осадка в виде сульфида меди. При этом требуется меньшее количество коагулянта по сравнению с прототипом для ускорения процесса осаждения сульфида меди.

Способ осуществляют следующим образом.

Стоки с производства, например акриловой кислоты, содержащие ионы меди, направляют в блок смешения, куда также подают СЩС, смешанный с сульфидом натрия, затем добавляют флокулянт и коагулянт. Полученную смесь направляют последовательно в блок флотационно-фильтрационной очистки, блок очистки от сульфидов и азота аммонийного, блок биологической очистки. На последней стадии очищенную воду возвращают в водоем. Осадок в виде сульфида меди после каждой стадии направляется в шлам.

В качестве коагулянта используется полиоксисульфат железа (полимерный сульфат железа) POLYPACS-PFS - высокоэффективный неорганический коагулянт, химически неактивен, растворим в воде.

В качестве флокулянта используется Poliflok 1530 - сополимер акриламида с возрастающими долями акрилата, придающими полимерам в водном растворе отрицательные заряды и тем самым анионактивный характер.

Для подтверждения сущности предложенного способа была проведена серия экспериментов по очистке медьсодержащих сточных вод, где использовался СЩС с содержанием сульфидной серы 3500-12000 мг/дм³. В таблице приведены результаты экспериментов по очистке стока при различном соотношении сульфида натрия и СЩС.

Из приведенных в таблице данных следует, что приемлемая степень очистки (не менее 80%) достигается даже при исходном содержании меди 300 мг/дм³, при содержании сульфида натрия не менее 7% масс., при отношении массы очищаемого стока к массе смешиваемого СЩС 3,75:1, при отношении количества молей сульфид-ионов к количеству молей меди не менее 15.

Таким образом, в результате добавления сульфида натрия в поток СЩС, направляемый в медьсодержащие сточные воды производства акриловой кислоты для их обезвреживания, можно регулировать количество сульфид-ионов в подаваемом СЩС, что позволяет осуществлять эффективную очистку стоков с различным содержанием ионов меди. Использование коагулянта и флокулянта ускоряет осаждение образующегося осадка - сульфида меди, что снижает объем емкостей осадителя и приводит к повышению производительности способа за счет повышения эффективности осаждения сульфида меди.