Фев 27 2004

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНДЕНСАЦИОННО-ХИМИЧЕСКОГО СПОСОБА ДЕФЕНОЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ ПРОДУКТОВ ОЧИСТКИ

Опубликовано в 14:01 в категории Сбор и переработка отходов

С.H.Лящук, Т.Ф.Дорошенко, И.В.Романенко, Г.И.Жерякова

Институт физико-органической химии и углехимии им.Л.М.Литвиненко Hациональной академии наук Украины 83114, г. Донецк,

ул.Розы Люксембург, 70

Ухудшение экологической ситуации в промышленных регионах Укра-ины и странах СНГ вызвано рядом причин, из которых наиболее значимым является не только возрастание темпов промышленного производства, но и увеличение масштабов накопления отходов, загрязняющих окружающую среду, а также значительный износ существующих на предприятиях систем очистки. В связи с этим, а также ужесточением требований к качеству природоохранных мероприятий в рамках европейского экологического мо-ниторинга все большую актуальность приобретает интенсификация работ по решению проблем охраны окружающей среды, в частности, очистке про-мышленных стоков с утилизацией продуктов очистки. Поэтому создание широкого арсенала методов очистки, позволяющих найти комплексное решение с учетом многообразия загрязняющих компонентов является нас-тоятельной потребностью сегодняшнего дня.

Фенолсодержащие сточные воды принадлежат к числу наиболее рас-пространенных в промышленном производстве. К основным производст-вам, которые являются источниками загрязнения вод фенолами относятся: коксохимия, газификация углей, переработка сланцев, получение синтети-ческих фенолов и феноло-формальдегидных смол. При этом концентрация фенолов в сточных водах варьирует в широких пределах (от нескольких миллиграммов до десятков граммов на литр).

Фенолы, будучи весьма токсичным загрязнителем (для фенола ПДК в воде составляет 0.001 мг/л), являются в то же время важными и дефицит-ными компонентами органического синтеза. Поэтому из концентрирован-ных фенольных сточных вод экономически более выгодно извлекать фено-лы или переводить их в малотоксичные продукты, которые могут найти дальнейшее применение, а не просто уничтожать их, подвергая деструкции путем термического разложения, биохимического окисления и др. К сожа-лению, из концентрированных фенолсодержащих стоков не всегда возмож-но извлечь чистый фенол. В первую очередь это касается надсмольных вод производства феноло-формальдегидных смол. Такие воды, кроме фенола, как правило, содержат большой процент фенолоспиртов, водорастворимых олигомеров, красителей, механических примесей.

В основе разработанного конденсационно-химического способа дефе-ноляции надсмольных вод лежит способность фенола вступать в реакцию поликонденсации с участием альдегидов. Способ заключается в обработке сточных вод формальдегидом в кислой среде с добавкой дополнительного реагента - мочевины. Это позволяет углубить конденсацию фенола и фор-мальдегида и увеличивает глубину дефеноляции. При этом наряду с фенолом в реакцию вступают и удаляются фенолоспирты, альдегиды, красители, олигомерные полупродукты. Способ дефеноляции оптимизиро-вали для максимального извлечения фенола из воды. Было показано, что оптималь-ной является температура 95-100 °С, что позволяет завершать процесс в течение 2 часов, хотя, в принципе, возможно применение и более низкой температуры, вплоть до комнатной (таблица 1).

Таблица 1. Степень дефеноляции при Т = 22 оС, соотношение (в молях)

фенол:мочевина:формальдегид = 1:3:6, рН = 2

N

пп

Время реакции, ч

Концентрация фенола, г/л

Степень обесфеноливания, %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

2

24

48

72

384

552

816

1440

6.67

5.00

1.85

1.55

1.40

0.46

0.20

0.12

0.06

0

25.0

72.2

76.7

79.0

93.0

97.0

98.2

99.1

Время реакции при этом значительно возрастает, однако открывается воз-можность проводить реакцию не в реакторе, а в закрытом отстойнике, что иногда технологически более выгодно.

Молярное соотношение реагентов оказывает влияние на ход процесса двояким образом: изменяется внешний вид (природа продукта) и степень обесфеноливания (таблица 2).

Таблица 2 Влияние молярного соотношения реагентов на степень

обесфеноливания при 70 оС, рН = 2, начальная концентрация

фенола 6.67 г/л, объем фенольной воды 100 мл..

Время реак-ции, ч

Соотношение

фенол:мочевина:формальдегид

Остаточная концентрация фенола, г/л

Степень обесфенолива-ния, %

1

1:1:1

1:2:2

1:2:4

1:3:3

1:2:6

1:3:6

6.25

4.25

3.50

3.25

2.50

1.75

6.26

36.2

47.5

51.2

62.5

73.7

2

1:1:1

1:2:2

1:2:4

1:3:3

1:2:6

1:3:6

5.62

3.25

1.69

2.50

1.25

0.87

15.6

51.2

74.6

62.5

81.2

86.8

4

1:1:1

1:2:2

1:2:4

1:3:3

1:2:6

1:3:6

4.00

2.16

0.75

1.62

0.50

0.42

40.0

67.6

88.7

75.6

92.5

93.6

Установлено, что оптимальным является молярное соотношение реагентов фенол:мочевина:формальдегид 1:3:6. Иное соотношение ведет либо к ухудшению степени дефеноляции, либо к чрезмерному расходу реа-гентов. При соотношении реагентов 1:1:1, 1:1:2, 1:1:3 получается вязкий маслянистый продукт, который в дальнейшем затвердевает. Этот продукт трудно выгрузить из реактора, что сильно осложняет техническую реали-зацию процесса обесфеноливания.

Чем выше кислотность среды, тем быстрее и эффективнее протекает процесс. Оптимальной является рН среды 2-3 (таблица 3). Важен также порядок введения реагентов и кислоты, поскольку в ряде случаев наблюдается бурное вскипание реакционной массы, образование крупных комков осадка.

Таблица 3 Влияние добавок серной кислоты на степень обесфеноливания

при соотношении реагентов фенол:мочевина:формальдегид

1:3:6 и Т = 100 оС. Время реакции 1 час. Объем фенольной

воды 100 мл.

N

пп

Объем кислоты,

мл

Концентрация фенола, г/л

Степень обесфеноливания, %

1

2

3

4

5

6

0

0.1

0.5

1

2

3

7.33

2.30

0.28

0.11

0.06

0.03

0

68.63

96.18

98.43

99.18

99.57

В зависимости от соотношения фенола, формальдегида и мочевины, кислотности среды получаются продукты, которые отличаются строением и физическими свойствами и представляют собой пространственно-сшитый полимер в виде нерастворимого в воде порошка, имеющего степень дис-персности 0.1-1.0 мм, белого или светло-коричневого цвета в зависимости от окраски сточной воды. Порошок нетоксичен, имеет 4-й класс опасности. Испытания показали возможность его применения в качестве модифици-рующего наполнителя феноло-формальдегидных смол и резин, эффектив-ного мягкого абразивного чистящего средства.

Наиболее целесообразно применение разработанного способа для очистки надсмольных вод производства феноло-формальдегидных смол, хотя и для других фенольных стоков способ применим. Начальная кон-центрация фенолов может быть от 5 до 40-60 г/л. Эффективность очистки достигает более 99.99%, остаточное содержание фенола в воде 0.5-1 мг/л.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.