RU2502682C1 - Способ очистки воды - Google Patents
Способ очистки воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502682C1 RU2502682C1 RU2012119102/05A RU2012119102A RU2502682C1 RU 2502682 C1 RU2502682 C1 RU 2502682C1 RU 2012119102/05 A RU2012119102/05 A RU 2012119102/05A RU 2012119102 A RU2012119102 A RU 2012119102A RU 2502682 C1 RU2502682 C1 RU 2502682C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- membrane reactor
- catalysts
- water purification
- solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
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.
Description
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.
Claims (4)
1. Способ очистки воды, включающий каталитическое окисление компонентов водного раствора в мембранном реакторе в присутствии растворенных газов-окислителей, отличающийся тем, что обрабатываемый раствор перед мембранным реактором предварительно выдерживают в сатураторе под рабочим давлением трансмембранного фильтрования до полного газонасыщения раствора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в мембранный реактор подают растворенные гомогенные катализаторы.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в мембранный реактор подают дисперсии гетерогенных катализаторов.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в мембранный реактор подают смеси гомогенных и гетерогенных катализаторов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012119102/05A RU2502682C1 (ru) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Способ очистки воды |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012119102/05A RU2502682C1 (ru) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Способ очистки воды |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012119102A RU2012119102A (ru) | 2013-11-20 |
RU2502682C1 true RU2502682C1 (ru) | 2013-12-27 |
Family
ID=49554952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012119102/05A RU2502682C1 (ru) | 2012-05-10 | 2012-05-10 | Способ очистки воды |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2502682C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2572132C2 (ru) * | 2014-03-13 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Установка для очистки воды каталитическим окислением |
RU2597387C1 (ru) * | 2015-05-21 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ очистки воды и устройство для его осуществления |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5433866A (en) * | 1992-06-15 | 1995-07-18 | Hoppe; Jeffrey E. | System and method for treating water |
RU2114790C1 (ru) * | 1996-09-19 | 1998-07-10 | Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева | Способ получения сверхчистой питьевой воды и установка для осуществления этого способа |
RU2117517C1 (ru) * | 1996-07-16 | 1998-08-20 | Институт физиологически активных веществ РАН | Способ очистки воды от растворенных органических веществ |
EA006411B1 (ru) * | 1998-08-14 | 2005-12-29 | Вм Интернэшнл Лимитед | Способ очистки воды и устройство для его осуществления |
RU2309902C2 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-11-10 | Индивидуальный предприниматель - Исаев Николай Дмитриевич | Способ получения высококачественной питьевой воды |
RU79096U1 (ru) * | 2008-09-10 | 2008-12-20 | Антон Юрьевич Сандеров | Система подготовки воды |
-
2012
- 2012-05-10 RU RU2012119102/05A patent/RU2502682C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5433866A (en) * | 1992-06-15 | 1995-07-18 | Hoppe; Jeffrey E. | System and method for treating water |
RU2117517C1 (ru) * | 1996-07-16 | 1998-08-20 | Институт физиологически активных веществ РАН | Способ очистки воды от растворенных органических веществ |
RU2114790C1 (ru) * | 1996-09-19 | 1998-07-10 | Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева | Способ получения сверхчистой питьевой воды и установка для осуществления этого способа |
EA006411B1 (ru) * | 1998-08-14 | 2005-12-29 | Вм Интернэшнл Лимитед | Способ очистки воды и устройство для его осуществления |
RU2309902C2 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-11-10 | Индивидуальный предприниматель - Исаев Николай Дмитриевич | Способ получения высококачественной питьевой воды |
RU79096U1 (ru) * | 2008-09-10 | 2008-12-20 | Антон Юрьевич Сандеров | Система подготовки воды |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2572132C2 (ru) * | 2014-03-13 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Установка для очистки воды каталитическим окислением |
RU2597387C1 (ru) * | 2015-05-21 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ очистки воды и устройство для его осуществления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012119102A (ru) | 2013-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rostam et al. | Advanced oxidation processes integrated by membrane reactors and bioreactors for various wastewater treatments: A critical review | |
Molinari et al. | Recent progress of photocatalytic membrane reactors in water treatment and in synthesis of organic compounds. A review | |
Augugliaro et al. | The combination of heterogeneous photocatalysis with chemical and physical operations: A tool for improving the photoprocess performance | |
CN104671391B (zh) | 一种难降解有机废水臭氧非均相催化氧化处理装置及工艺 | |
US6464867B1 (en) | Apparatus for producing water containing dissolved ozone | |
KR101692212B1 (ko) | 유기물 함유수의 처리 방법 및 장치 | |
US20110150734A1 (en) | Photo-Catalytic Membrane Reactor | |
US20080237145A1 (en) | Method and Apparatus for the Photocatalytic Treatment of Fluids | |
CN105776760A (zh) | 一种碎煤加压气化废水的深度处理***及方法 | |
RU2347611C1 (ru) | Катализатор и гетерогенный фотокаталитический процесс фентона для очистки сточных вод | |
RU2502682C1 (ru) | Способ очистки воды | |
CN103030244B (zh) | 一种工业废水组合预处理方法 | |
CN107935094B (zh) | 树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置及方法 | |
CN106915840A (zh) | 一种一体化难降解废水处理及回用装置和污水处理方法 | |
Cailean et al. | Integrated Sono-Fenton ultrafiltration process for 4-chlorophenol removal from aqueous effluents: assessment of operational parameters (Part 1) | |
KR101208683B1 (ko) | 생활용수와 염수의 재활용 장치 및 방법 | |
AU2017208643B2 (en) | Process and device for treating wastewaters by oxidation | |
RU2636076C2 (ru) | Способ фотохимической очистки воды и устройство для его осуществления | |
JPH11221584A (ja) | 加圧オゾン処理システム及び装置 | |
JP2002503553A (ja) | 過酸化水素支持酸化と膜分離法とを組み合わせることによる廃水浄化方法 | |
RU2597387C1 (ru) | Способ очистки воды и устройство для его осуществления | |
Gillard et al. | Removal of anti-cancer drugs from real wastewater effluent by photocatalytic membrane reactor (PMR) | |
RU2572132C2 (ru) | Установка для очистки воды каталитическим окислением | |
Horváth et al. | Application of photocatalytic procedure combined with ozonation for treatment of industrial wastewater-a case study | |
Wasewar | Sustainability and process intensification in wastewater treatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140511 |