SU1507740A1 - Method of purifying water from organic impurities - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при водоподготовке и очистке сточных вод предпри тий химической, резино-технической, шинной и других отраслей промышленности. Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований, при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии. Способ осуществл ют следующим образом. Графитовый анод обрабатывают в течение двух часов в концентрированной серной кислоте плотностью 1,98 кг/м³. Воду, содержащую растворимые органические вещества, в том числе пиридиновые основани , подвергают электролизу вначале в катодной, а затем в анодной камерах диафрагменного электролизера в режиме разрушени  графитового анода. При этом расход графита поддерживают в интервале 100-300 мг/л, концентрацию тока 5-50 А/л и плотность тока 0,01-0,10 А/см². Затем воду осветл ют. 2 табл.The invention can be used in water treatment and wastewater treatment at chemical, rubber, tire and other industries. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process of purifying water from organic substances, including those from pyridine bases, while at the same time reducing the duration of treatment and the cost of electricity. The method is carried out as follows. The graphite anode is treated for two hours in concentrated sulfuric acid with a density of 1.98 kg / m ³ . Water containing soluble organic substances, including pyridine bases, is electrolyzed first in the cathode and then in the anode chamber of the diaphragm electrolyzer in the mode of destruction of the graphite anode. The consumption of graphite is maintained in the range of 100-300 mg / l, the concentration of the current is 5-50 A / l and the current density is 0.01-0.10 A / cm ² . The water is then clarified. 2 tab.

Description

Изобретение относитс  к очистке воды от растворимых органических примесей , включа  пиридиновые основани , и может быть использовано как при водоподготовке, так и при очистке сточных вод предпри тий химической, резинотехнической, шинной и других отраслей промьшшенности.The invention relates to the purification of water from soluble organic impurities, including pyridine bases, and can be used both in water treatment and in wastewater treatment at chemical, rubber, tire and other industrial enterprises.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований,при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии .The aim of the invention is to increase the efficiency of the process of purifying water from organic substances, including those from pyridine bases, while at the same time reducing the duration of treatment and the cost of electricity.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Графитовый анод обрабатьшают в течение 2 ч в концентрированной сер- ной кислоте плотностью 1,98 кг/м . Сточную воду, содержащую растворимые органические вещества, в том числе пиридиновые основани , подают в катодную камеру диафрагменного электролизера . На электроды подают посто нное напр жение и обрабатываютA graphite anode is processed for 2 hours in concentrated sulfuric acid with a density of 1.98 kg / m. Wastewater containing soluble organic substances, including pyridine bases, is fed into the cathode chamber of a diaphragm electrolyzer. A constant voltage is applied to the electrodes and processed.

СПSP

1 one

воду в течение 15-30 мин при плотности тока 0,01-0,10 А/см и концентрации тока 5-25 А/л. Затем воду подают в анодную камеру этого же электролизера и ведут процесс при указанных плотности и концентрации тока . Воду сливают и фильтруют.water for 15-30 minutes at a current density of 0.01-0.10 A / cm and a current concentration of 5-25 A / l. Then water is supplied to the anode chamber of the same electrolyzer and the process is carried out at the indicated density and current concentration. Water is drained and filtered.

Проверку эффективности способа по сравнению с известным проводили на примере очистки сточных вод шинного производства. Эти сточные воды содержат смесь равных количеств ла- тексов СКД-1 и БМВП-10Х, а также крошку каучука и растворимые органи- ческие примеси - резорцин, формальдегид , дивинил, сульфонол НП-3 и 2-метил-5-винилпиридин (2,5-МВП).Содержание растворимых органических веществ до и после очистки оценивали по химическому потреблению кислорода (ХПК, мгО/л), а 2,5-МВП - спектро- фо.тометрически.Testing the effectiveness of the method in comparison with the known was carried out on the example of wastewater treatment tire production. These waste waters contain a mixture of equal amounts of SKD-1 and BMVP-10X, as well as rubber crumb and soluble organic impurities - resorcin, formaldehyde, divinyl, sulfonol NP-3 and 2-methyl-5-vinylpyridine (2, 5-MVP). The content of soluble organic substances before and after purification was estimated by chemical oxygen consumption (COD, mgO / l), and 2,5-MVP was measured spectrophotometrically.

Синтетические латексы .коагулиро-, вали серной кислотой, фильтровали, а фильтрат с растворимыми органическими примес ми очищали известным и данным способами. В очищаемой сточно воде ХПК составл ло 9500 мгО/л, а содержание 2,5-МВП - 26 мг/л.Synthetic latexes were coagulated, dried with sulfuric acid, filtered, and the filtrate with soluble organic impurities was purified by known and these methods. In the treated sewage water, the COD was 9500 mgO / l, and the content of 2.5-FFP - 26 mg / l.

Пример 1.В1л фильтрата добавл ли хпорид натри  в количестве 100 мг/л. Затем подготовленный таким образом фильтрат помещали в анодную камеру (объемом 1 л) диафрагмен- ного электролизера и проводили элек- тролиз при плотности тока 0,12 А/см и напр жении на электродах 5 В в течение 6 ч. После обработки содержание органических веществ (ХПК) уменьшилось до 230 мгО/л, а содержание 2,5-МПВ до 23 мг/л. При этом расход электроэнергии составил 3,5 103 кВТ ч/мз .Example 1. B1 of the filtrate was added sodium chloride in an amount of 100 mg / l. Then, the filtrate prepared in this way was placed in the anode chamber (1 liter in volume) of the diaphragm electrolyzer and electrolysis was performed at a current density of 0.12 A / cm and voltage on the electrodes 5 V for 6 hours COD) decreased to 230 mgO / l, and the content of 2.5-MPV to 23 mg / l. At the same time, power consumption amounted to 3.5 103 kW / h.

Пример 2. Подготовленный, как в примере 1, фильтрат помещали в анодную камеру диафрагменного электролизера . Предварительно графитовый анод обработали концентрированной (1,98 кг/м) серной кислотой в течение 2 ч. Электролиз проводили при плотности тока 0,009-0,120 А/см до достижени  расхода графита 50, 100, 200, 300 и 350 мг/л в течение 30 мин . При этом расход электроэнергии сое-- тавил 12-330 кВт-ч/м. Содержание ор ганических веществ по ХПК уменьшилось до 9000-60 мгО/л, а 2,5-МВП - до 25-15 мг/л. Результаты опытов.Example 2. Prepared as in example 1, the filtrate was placed in the anode chamber of the diaphragm electrolyzer. The graphite anode was preliminarily treated with concentrated (1.98 kg / m) sulfuric acid for 2 hours. Electrolysis was carried out at a current density of 0.009-0.120 A / cm until the graphite consumption reached 50, 100, 200, 300, and 350 mg / l for 30 min At the same time, the power consumption reached 12-330 kWh / m. The content of organic substances by COD decreased to 9000-60 mgO / l, and 2.5-MVP - to 25-15 mg / l. The results of the experiments.

Q г 0 Q g 0

5 о5 o

5 0 5 5 0 5

00

описанных в примерах 1 и 2, представлены в табл.1.described in examples 1 and 2, are presented in table.1.

Сопоставление и анализ данных опытов по примерам 1 и 2 показывают, что обработка сточной воды в анодной камере без предварительной обработки графитового анода концентрированной серной кислоты неэффективна . Эффект очистки - выше - с предварительно обработанным графитом. Эффект - очень низок - при расходе графита 50 мг/л, а затем растет с увеличением расхода графита.Как видно из данных таблицы, оптимальный расход графита находитс  в пределах 100-300 мг/л при одновременном уменьшении продолжительности обработки с 6 до 0,5 ч. Увеличение расхода 1;ра- фита выше 300 мг/л не приводит практически к увеличению эффекта очистки , однако при этом наблюдаетс  быстрое разрушение анода. ЭсТтфект очистки удовлетворителен в области плотностей тока 0,01-0,10 А/см и концентрации тока 5-50 А/л. Кроме того , данные таблицы свидетельствуют о неудовлетворительном эффекте очистки воды от 2,5-МВП, что обусловлено высокой стойкостью этого соединени .Comparison and analysis of the data of experiments according to examples 1 and 2 show that the treatment of waste water in the anode chamber without prior processing of the graphite anode with concentrated sulfuric acid is ineffective. The cleaning effect is higher with pre-treated graphite. The effect is very low with a graphite consumption of 50 mg / l and then increases with increasing graphite consumption. As can be seen from the table, the optimal graphite consumption is within 100-300 mg / l while reducing the processing time from 6 to 0.5 An increase in the flow rate of 1; raffit above 300 mg / l does not practically lead to an increase in the cleaning effect, however, a rapid destruction of the anode is observed. The cleaning cleaning effect is satisfactory in the current density range of 0.01–0.10 A / cm and a current concentration of 5–50 A / l. In addition, the data in the table indicate an unsatisfactory effect of water purification from 2,5-FP, which is due to the high resistance of this compound.

Пример 3. Воду, полученную после коагулировани  и отделен1 }  латекса , помещали в катодную камеру диафрагменного электролизера и об- рабатьюали в течение 15 мин при плотности тока 0,05 А/см и концентрации тока 25 А/л. Затем эту воду помещали в анодную камеру электролизера и обрабатьшали там также при указанных параметрах. Графитовый анод предварительно обработали концентрированной серной кислотой плотностью 1,98 кг/м в течение 2 ч.Example 3. The water obtained after coagulation and separated 1} of latex was placed in the cathode chamber of a diaphragm electrolyzer and processed for 15 minutes at a current density of 0.05 A / cm and a current concentration of 25 A / l. Then this water was placed in the anode chamber of the electrolyzer and processed there also at the indicated parameters. The graphite anode was pretreated with concentrated sulfuric acid with a density of 1.98 kg / m for 2 h.

Результаты очистки приведены в табл. 1.The cleaning results are given in table. one.

Как видно из данных табл.1, наиболее эффективна  очистка воды от органических примесей, включа  пиридиновые основани , достигаетс  при ведении процесса по предлагаемому способу. При этом имеет место значительно более высокий эффект очистки по ХПК и практически 100%-ный эффект очистки от 2,.As can be seen from the data of Table 1, the most effective purification of water from organic impurities, including pyridine bases, is achieved by conducting the process according to the proposed method. At the same time, there is a significantly higher cleaning effect on COD and almost 100% cleaning effect of 2 ,.

Пример 4. Очищали сточную воду, содержащую смесь равных копичеств латексов СКД-1, БМВП-10Х и орГ|анические примеси с исходной величиной ХИК - 9000 мгО/л и концентрацией 2,5-MBII - 25 мг/л в интервале плотности тока 0,009-0,15 А/см (концентрации тока 4,5-75 А/л) и по прототипу или плотности тока 0,1- А/см (концентрации тока 60 А/л). Данные приведены в табл.2.Example 4. Waste water was cleaned, containing a mixture of equal quantities of SKD-1, BMVP-10X and orG | anicic impurities with an initial HIH value of 9000 mgO / l and a concentration of 2.5-MBII-25 mg / l in the current density range of 0.009 -0.15 A / cm (current concentrations of 4.5-75 A / l) and the prototype or current density of 0.1-A / cm (current concentrations of 60 A / l). The data are given in table 2.

Как видно из табл.2, при одинаковом расходе графита (300 мг/л), достигаемом варьированием продолжительности электрообработки, при повышении плотности и концентрации тока Свьше соответственно 0,10 А/см и 50 А/л наблюдаетс  резкий рост расхода электроэнергии на очистку, что св зано с ростом напр жени  на электродах и с достижением при плотности тока 0,10 А/см и концентрации тока 50 А/л предельной скорости разрушени  графита.As can be seen from Table 2, with the same graphite consumption (300 mg / l), achieved by varying the duration of electrical treatment, with increasing density and current concentration above 0.10 A / cm and 50 A / l, respectively, a sharp increase in the power consumption for cleaning is observed, which is associated with an increase in voltage on the electrodes and with the achievement at current density of 0.10 A / cm and current concentration of 50 A / l of the maximum rate of destruction of graphite.

Действительно, в интервале плотности тока 0,10-0,15 А/см. продолжительность электрообработки дл  достижени  концентрации графита 300 мг/ практически одинакова,Indeed, in the range of current density of 0.10-0.15 A / cm. the duration of electrotreatment to achieve a graphite concentration of 300 mg / is almost the same,

Кроме того, при токовых параметрах , превьшающих максимальные значени , за вленные в формуле, растет величина ХПК в очищенной воде, а также концентраци  2,5-МВП. Это может быть объ снено тем, что при повышенных токовых параметрах графит выкрашиваетс  в виде частиц, имеющих значительно большие размеры, чем при токовых параметрах в за вленной области . Выкрашивание более крупных частиц графита (при одинаковой концентрации графита в очищаемой жидкости ) приводит к резкому снижению его сорбционной способности, что и снижает качество очищаемой воды.In addition, with current parameters exceeding the maximum values stated in the formula, the COD value in the purified water increases, as well as the concentration of 2.5-IMP. This can be explained by the fact that, at elevated current parameters, graphite is chipped in the form of particles that have much larger sizes than at current parameters in the gated region. The chipping of larger particles of graphite (with the same concentration of graphite in the purified liquid) leads to a sharp decrease in its sorption capacity, which reduces the quality of the water being purified.

Таким образом, из представленных примеров видно, что плотность тока 0,10 А/см и концентраци  тока 50А/л за вленные в формуле изобретени Thus, from the presented examples, it can be seen that the current density is 0.10 A / cm and the current concentration of 50 A / l as claimed in the claims.

как верхний предел токовых параметров ,  вл ютс  в то же врем  верхним пределом оптимальности этих параметров .as the upper limit of the current parameters, are at the same time the upper limit of optimality of these parameters.

Что касаетс  оптимальности нижнего предела за вл емых токовых параметров (плотность тока 0,01 концентраци  тока 4,5 А/л), то онаAs for the optimality of the lower limit of the current parameters (current density 0.01 current concentration 4.5 A / l), it

также следует из данных таблицы: при уменьшении плотности тока до 0,009 А/см и концентрации тока до 4,5 А/л при удовлетворительном качестве очищенной воды наблюдаетс  резкий рост расхода электроэнергииalso follows from the data in the table: when the current density decreases to 0.009 A / cm and the current concentration to 4.5 A / l with a satisfactory quality of purified water, a sharp increase in power consumption is observed

(до 50,6 кВт ч/м), несмотр  на низкое в этом случае сопротивление на электродах. Это объ сн етс  снижением скорости растворени  (выкрашивани ) графита, а значит, значительным увеличением времени электрообработки - до 270 мин.(up to 50.6 kWh / m), despite the low resistance in this case on the electrodes. This is due to the decrease in the rate of dissolution (chipping) of graphite, and therefore, a significant increase in the time of electrical treatment - up to 270 minutes.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula 2525 5five 00 Способ очистки воды от органических примесей, включающий электролиз воды в анодной камере днафраг- менного электролизера с графитовыми 0 анодами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса очистки воды от органических веществ, в том числе и от пиридиновых оснований, при одновременном сокращении продолжительности обработки и затрат электроэнергии , воду предварительно обрабатывают в катодной камере диафрагменного электролизера, обработку в анодной камере ведут с использованием графитового анода, предварительно пропитанного концентрированной серной кислотой, в течение 2 ч и процесс ведут в режиме разрушени  графитового анода при концентрации тока 5 - 50 А/л,плотности тока 0,01-0,tО А/см и расходе графита мг/л,после чего воду осветл ют от частиц графита.A method for purifying water from organic impurities, including electrolysis of water in the anode chamber of a phonograph electrolyzer with graphite 0 anodes, characterized in that, in order to increase the efficiency of the process of purifying water from organic substances, including pyridine bases, while reducing the duration processing and energy costs, the water is pre-treated in the cathode chamber of the diaphragm electrolyzer; the treatment in the anode chamber is carried out using a graphite anode; impregnated with concentrated sulfuric acid for 2 hours and the process is carried out in the mode of graphite anode destruction at a current concentration of 5-50 A / l, a current density of 0.01-0, TO A / cm and a graphite consumption of mg / l, after which the water is clarified from graphite particles. Таблица 1Table 1