Янв 20 2001

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ

Опубликовано в 00:49 в категории Экология города

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ФЛОТАЦИЕЙ

Е.А. Стрельцова, Е.А. Хромышева, О.В. Волювач, О.Г. Мунтян

Одесский государственный университет им. И.И. Мечникова

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) являются одним из факторов антропогенного загрязнения водных объектов, используемых или намечаемых к использованию в качестве источников хозяйственно-питьевого и рекреационного водопользования населением. Неизбежное увеличение содержания ПАВ в сточных водах, наблюдающееся в последнее время, может значительно ухудшить санитарно-гигиеническое состояние поверхностных источников воды [1]. Попадая в водоемы, многие наиболее распространенные ПАВ затрудняют процессы биологического окисления органических загрязнений и таким образом препятствуют их самоочищению. В результате ухудшаются санитарно-химические показатели качества воды: увеличивается сухой остаток, возрастает окисляемость и химическое потребление кислорода. Кроме того, вода в присутствии ПАВ приобретает неприятный привкус и запах. Так, достаточно 0,3-0,4 мг/л ПАВ, чтобы у речной воды явно ощущался горький привкус. Из-за высокой пенообразующей способности ПАВ, на поверхности водоемов часто образуется значительное количество устойчивой пены, препятствующей их использованию. Поэтому содержание ПАВ в открытых водоемах и сточных водах, поступающих на биологическую очистку, регламентируется [2].

Основной причиной попадания ПАВ в объекты хозяйственно-питьевого и культурно-бытового пользования является несовершенство методов очистки сточных вод от ПАВ [3]. Анализ проведенных исследований показал, что во всех случаях выбор метода очистки сточных вод от ПАВ и его эффективность определяются концентрацией ПАВ и их химической природой, общим составом сточных вод (наличием в них сопутствующих органических загрязнений и содержанием минеральных солей). При выборе метода очистки сточных вод необходимо учитывать также

необходимую степень очистки и условия сброса очищенных сточных вод в водоемы [4].

Эффективными методами очистки сточных вод от ПАВ являются флотационные методы, которые благодаря своей простоте, экономичности и высокой производительности получают широкое распространение в практике [5,6]. Сравнение этих методов в другими методами выделения ПАВ показывает их несравнимо большую эффективность, особенно при низких (до 200 мг/л) концентрациях выделяемых веществ в растворе [7].

К сожалению, внедрение флотационных методов в практику очистки ПАВ-содержащих сточных вод сдерживается их недостаточной изученностью - отсутствием в литературе сведений, необходимых для проектирования соответствующих флотационных установок.

Ниже изложены результаты исследований, направленных на выяснение физико-химических закономерностей и изыскание путей повышения эффективности флотационного выделения как индивидуальных катионных (хлориды алкиламмония и алкилпиридиния), анионных (алкилкарбоксилаты калия и алкилсульфаты натрия), неионогенных (Твин-21 и Твин-61) ПАВ, а также технических препаратов катионного (ГИПХ-3а, цетазол, пеназолин), анионного (сульфонол НП-3) и неионогенного (синтанол ДС-10) типов, выпускаемых промышленностью.

Выбор в качестве объектов исследования технических ПАВ различной природы обусловлен, с одной стороны, стремлением выявить наиболее общие, характерные особенности и закономерности процесса их флотационного выделения, а с другой стороны, тем широким практическим применением, которое они получили или могут еще получить.

Об эффективности флотационного выделения ПАВ судили по степени выделения их из раствора a и степени перехода раствора в пену b

 (1)  (2)

где  и  - концентрация ПАВ в растворе, а  и - объем раствора в колонке соответственно до и после процесса.

Проведенные исследования показали, что эффективность флотационного выделения ПАВ определяется природой и концентрацией их в растворе, а также условиями проведения процесса - временем протекания процесса, значением рН среды, температурой, добавками.

При увеличении концентрации растворов исследуемых ПАВ от 0 до 100 мг/л степень их концентрирования в пене a и степень перехода раствора в пену b непрерывно возрастают. Наиболее полно в пене концентрируются ПАВ, образующие на поверхности пузырьков прочные и сухие пленки.

Время, необходимое для флотационной обработки растворов ПАВ не превышает 20 мин. Степень флотационного выделения лежит в пределах 40-98%. Существенным является и тот факт, что при флотационной обработке растворов ПАВ образуется большой объем обводненной пены.

Концентрация ионов водорода оказывает существенное влияние на процесс флотационного выделения ПАВ, характер которого зависит от природы выделяемого вещества. При изменении рН раствора изменяется состояние ПАВ в растворе вследствие гидролиза, подавляющего или усиливающего диссоциацию их ионогенных групп, приводящее к изменению их гидратации, что сказывается на способности ПАВ адсорбироваться на поверхности всплывающих пузырьков воздуха. Область значений рН, оптимальных для флотационного выделения ПАВ (обеспечивающих их максимальное выделение), совпадает с областью, где минимально снижается поверхностное натяжение их растворов. Это подтверждается результатами исследований влияния концентрации ионов водорода на поверхностное натяжение растворов ПАВ.

Эффективность флотационного выделения исследуемых ПАВ может быть повышена путем введения в растворы ПАВ специально подобранных осадителей или флотационных носителей. Так, введение гексацианоферрата (III) (K3[Fe(CN)6]) и гексацианоферрата (II) калия (K4[Fe(CN)6], а также гексаметафосфата натрия ((NaPO3)6) в растворы катионных ПАВ в количестве, стехиометрически необходимом для полного их связывания в труднорастворимые соединения, отличается высокой эффективностью. В этом случае удается достичь наибольшего концентрирования ПАВ в пенном продукте, сократить объем пенного концентрата, который, как показали проведенные исследования, не превышает 5-7 % объема раствора, который подвергается флотационной обработке.

Возможность повышения эффективности процесса флотационного выделения ПАВ путем их флотации с носителем была показана при изучении влияния добавок носителей - смешанного гексацианоферрата (II) калия- марганца, полученного непосредственно в растворе ПАВ путем взаимодействия сульфата марганца с гексацианоферратом (II) калия, циандиамидформальдегидной смолы, являющейся основной составной частью технического препарата Закрепителя У-2, буроугольного воска, содержащего 60-75 % воска и 25-40 % смол, парафина и бентонита, на процесс флотационного выделения из раствора ПАВ.

Введение в растворы ПАВ реагентов, одновременно выполняющих функции адсорбентов и собирателей (их можно называть флотационными носителями), не только заметно ( ~ на 10 %) повышает степень их выделения из раствора a, но и резко (на 1-2 порядка) сокращает объем раствора, переходящего в пенную фракцию b, что значительно облегчает ее дальнейшую переработку. Это обусловлено тем, что введение в растворы ПАВ носителя существенно увеличивает скорость синерезиса пены и тем самым создает необходимые условия для перехода пенной флотации в пеночную, которая более эффективна. Кроме того, время процесса флотации существенно сокращается (время флотационной обработки растворов всех исследуемых ПАВ в присутствии носителя составляет 7-10 мин.). Исследования показали, что носитель должен вводится в очищаемую воду в количестве, необходимом для практически полной адсорбции ПАВ, однако не превышающем то количество, которое необходимо для гидрофобизации его поверхности ПАВ, нужной для флотации. Другими словами, эффективность флотации ПАВ с носителем зависит от правильного дозирования носителя.

Литература

1. Очистка производственных сточных вод / Под ред. Ю.И.Турского и И.В.Филиппова. -Л. : Химия, 1967.- 331 с.

2. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнений. Сан Пин N4630-88. - М.:Мин-во здравоохранения СССР, 1988. - 69 с.

3. Когановский А.М., Клименко Н.А. Физико-химические основы извлечения поверхностно-активных веществ из водных растворов и сточных вод. - Киев : Наукова думка, 1978. - 176 с.

4. Грищенко А.С., Гущина Л.И. Методы очистки сточных вод от ПАВ. - М. : ЦНИИЭНЕФТЕХИМ, 1984. - 48 с.

5. Стрельцова О.О. Фізико-хімічні основи процесу флотаційного виділення іоногенних поверхнево-активних речовин із водних розчинів та стічних вод. - Одеса : Астропринт, 1997. -140 с.

6. Себба Ф. Ионная флотация. - М. : Металлургия, 1965. - 170 с.

7. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ - М : Химия,1975. - 144 с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.