Способы экологически безопасной очистки

Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко Hациональной Академии наук Украины, г. Донецк
Неблагоприятная экологическая ситуация в целом в странах СНГ вызвана возрастающими масштабами накопления промышленных отходов, загрязняющих окружающую среду и угрожающих жизни во всех ее проявлениях. В связи со значительной стоимостью, энергоемкостью добычи и дефицитом природного сырья, все большую актуальность и необходимость приобретают мероприятия по решению проблем охраны окружающей среды, в частности, очистке промышленных стоков с утилизацией продуктов очистки. Поэтому создание широкого арсенала методов очистки в условиях многообразия загрязняющих компонентов является настоятельной потребностью сегодняшнего дня.

Известно, что из общего количества промышленных стоков значительная доля принадлежит фенолсодержащим сточным водам. Фенолы, будучи одним из наиболее распространенных токсичных загрязнителей, являются в то же время важными и дефицитными компонентами органического синтеза. Поэтому из концентрированных фенольных сточных вод более выгодно извлекать фенолы или переводить их в малотоксичные продукты, которые могут найти дальнейшее применение, а не просто уничтожать их, подвергая деструкции путем биохимического окисления, термического разложения и др.

Отметим главные производства, являющиеся основными источниками загрязнения вод фенолами:

– коксохимические производства, при которых образуются воды, содержащие от 0.4-0.5 до 8 г/л (сепараторные воды смолоперегонного цеха). При этом содержание крезолов в стоках составляет 30-40% от общего содержания фенольных соединений;

– газификация углей. Чаще всего сточные воды содержат до 2-3 г/л фенольных соединений, но в некоторых случаях их концентрация достигает 10-12 г/л, из которых до 30% приходится на долю нелетучих фенолов;

– переработка сланцев. Содержание фенолов в стоках значительно варьирует и может достигать 1.4-1.6 г/л (летучие) и 11-17 г/л (нелетучие);

– получение синтетических фенолов. При сульфурационном процессе содержание фенолов в водах достигает 12-15 г/л, при кумольном способе - до 30 г/л.

Содержание фенолов в отдельных стоках может меняться от нескольких десятков до нескольких тысяч мг/л, что обусловлено многообразием количественного и качественного состава сточных вод. Для примера и составления общего представления о характере загрязнений в таблице приведен типичный состав фенольных сточных вод, образующихся при получении некоторых синтетических смол.

Таблица Состав фенольных сточных вод производства синтетических смол

Источник сточных вод

Примечание. Величина рН этих сточных вод может быть от 2-4 до 10-12.

Разработанный конденсационно-химический способ дефеноляции стоков основывается на способности фенола вступать в реакцию поликонденсации с участием альдегидов и заключается в обработке сточных вод формальдегидом в кислой среде с добавкой дополнительного реагента - мочевины. Данная добавка углубляет конденсацию фенола и формальдегида и резко увеличивает глубину извлечения фенола. При этом наряду с фенолом в реакцию и удаляются феноло-спирты, альдегиды, красители, олигомерные полупродукты. В зави-симости 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, который может быть использован в качестве модифицирующего наполнителя для феноло-формальдегидных смол и резин.

Способ дефеноляции был оптимизирован с целью максимального извлечения фенола из воды. Было показано, что оптимальной является температура 95-100 °С, что позволяет завершать процесс в течение 2 часов. Чем выше кислотность среды, тем быстрее и эффективнее протекает процесс. Оптимальной является рН среды на уровне 2. Важен также порядок введения реагентов и кислоты, поскольку в ряде случаев наблюдается бурное вскипание реакционной массы, образование крупных комков осадка.

Наиболее целесообразно применение разработанного способа для очистки надсмольных вод производства феноло-формальдегидных смол. Начальная концентрация фенолов может быть до 40-60 г/л. Эффективность очистки достигает более 99.99%, остаточная концентрация фенола в воде на уровне 0.1-0.5 мг/л. Заметим, что при начальных концентрациях фенола менее 1 г/л данный способ очистки становится менее эффективным, так как продукта дефеноляции образуется мало, а энергозатраты и трудоемкость процесса не уменьшаются. Испытания показали эффективность способа дефеноляции и в случае наличия в промышленных стоках таких гомологов фенола как крезолы.

Продукт обесфеноливания "ФОРМОПОР" представляет собой порошок, имеющий степень дисперсности 0.1-1.0 мм, белый или слабоокрашенный в зависимости от окраски сточной воды. Порошок нетоксичен, имеет 4-й класс опасности. Испытания показали возможность его применения в качестве модифицирующего наполнителя смол и резин, эффективного мягкого абразивного чистящего средства.. Кроме того, порошок, имея развитую поверхность содержит активные функциональные группы, что позволяет использовать его в качестве адсорбента ионов некоторых тяжелых металлов. Последнее свойство можно усилить путем варьирования состава исходных компонентов при проведении процесса обесфеноливания.

Комментариев нет