Патент на изобретение №2308420
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ОТ ЛИГНОСУЛЬФОНАТОВ И ХЛОРЛИГНИНОВ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕМ С ПОЛИЭТИЛЕНПОЛИАМИНОМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к очистке сточных вод от технических лигнинов, таких как лигносульфонаты, хлорлигнины. Способ может быть использован, например, при очистке отбельных фильтратов, образующихся в целлюлозно-бумажном производстве (ЦБП). Для осуществления способа водные растворы (сточные воды) ЦБП, содержащие лигносульфонаты и хлорлигнины, при их начальной концентрации в растворе 0,5-10 г/л и рН раствора 2-5 обрабатывают полиэтиленполиамином при массовом соотношении полиэтиленполиамин : лигносульфонаты, хлорлигнины, равном 0.1-1:1. Образующийся водонерастворимый комплекс после осаждения отделяют, например, фильтрованием. Способ обеспечивает 80-96%-ное извлечение лигносульфонатов и хлорлигнинов. 1 ил., 1 табл.
Настоящее предложение относится к охране окружающей природной среды и может быть использовано для целей очистки (обезвреживания) водных растворов (сточных вод) от технических лигнинов, таких как лигносульфонаты (ЛС-Na), хлорлигнины (ХЛ) отбельных фильтратов, образующихся в целлюлозно-бумажном производстве (ЦБП). ЛС-Na и ХЛ являются биологически трудноразлагаемыми и токсичными (вторые) соединениями [1], что осложняет биологическую очистку, принятую в ЦБП. Поскольку последняя разлагает ЛС-Na и ХОС не более чем на 10-20% [2], большая их часть в таком качестве сбрасывается в водоемы. Остроту положения усугубляют объемы стоков, содержащих эти загрязнители – 60-800 м3 на тонну целлюлозы [3]. Отсюда масштабы нагрузки на природу, особенно в регионах с высокой концентрацией ЦБП (например, только Котласский ЦБК производит более 200 тыс.т. товарной целлюлозы в год, около трети из них – сульфитная целлюлоза, плюс Архангельский ЦБК). Поэтому разработка новых методов очистки и доочистки загрязненных органикой вод остается актуальной задачей. Причем они могут либо предшествовать биообработке (предочистка) на локальных стадиях производства, либо следовать после нее – доочистка биологически обработанных вод. Среди известных методов очистки (доочистки) воды от органических загрязнений наряду с биологической обработкой наиболее известны коагуляция и флокуляция (с использованием сернокислого алюминия и полиакриламида), а также адсорбция, обратный осмос, химическое и фотохимическое окисление [4]. Перспективен также метод осаждения технических лигнинов из водных растворов и сточных вод комплексообразованием с солями некоторых переходных металлов, например цинка в присутствии имидазола, что на 20-30% эффективнее коагуляции [5]. Однако все названные методы наряду с достоинствами имеют свои, часто существенные, недостатки, ограничивающие их применение. Например, коагуляция и флокуляция весьма специфичны к рН и жесткости воды. Адсорбция – к структуре поверхности (емкости) адсорбента, а также молекулярной массе загрязнителей, удорожает процесс и периодическая регенерация адсорбента. Распространение обратного осмоса лимитируется стоимостью и качеством мембран. Химическое и фотохимическое окисление энергоемко и может приводить к образованию «вторичных» токсичных продуктов. Возможности комплексообразования сужает дефицитность имидазола. Таким образом, задача очистки и доочистки водных сред от органических загрязнителей заслуживает дальнейшей разработки. Целью настоящего предложения является обеспечение высокой степени очистки (доочистки) водных растворов (сточных вод) ЦБП от ЛС-Na и ХЛ по сравнению с известными методами с перспективой практического использования метода с учетом доступности условий, реагентов и оборудования для целей замкнутого водооборота. Указанная цель достигается переводом названных загрязнителей в нерастворимое состояние в виде комплексов (ассоциатов) с полиэтиленполиамином (ПЭПА) с последующим их отделением путем фильтрования. В этом случае можно ожидать также увеличения биоразлагаемости оставшихся фильтратов (супернатантов). Примеры реализации изобретения Эксперименты по извлечению (осаждению) ЛС-Na и ХЛ проводили на модельных водных растворах ЛС-Na Котласского (КЦБК) и Архангельского ЦБК (АЦБК) с концентрацией 1-10 г/л и отбельных фильтратах КЦБК (стадии щелочения, суммарный отбельный сток). Содержание лигнинных соединений в растворе (супернатанте) до и после комплексообразования определяли спктрофотометрически по изменению светопоглощения (оптической плотности) в УФ-области спектра, где лигнины имеют характеристическую полосу при 280 нм [6] – градуировочному графику зависимости оптической плотности ( 1 – техн. ЛС-Na КЦБК; 2 – техн. ЛС-Na АЦБК Для расчета концентрации ХЛ использовали также формулу закона Бугера-Ламберта-Бера [7]:
где D – оптическая плотность при
l – толщина кюветы=1 см. Реакционные смеси ЛС-Ма-ПЭПА и ХЛ-ПЭПА получали, добавляя по каплям при перемешивании (магнитная мешалка) раствор (навеску) ПЭПА известной концентрации к растворам ЛС-Na и ХЛ при определенном рН и массовом соотношении реагентов ПЭПА:ЛС-Na (ХЛ) от 0,01 до 1,0 (т.е. состав смеси 2=[ПЭПА]: [ЛС-Na, ХЛ] был 0,01-1,0). Выделившиеся осадки комплексов отфильтровывали на бумажном фильтре (синяя лента). Ниже приведены конкретные примеры очистки водных растворов от ЛС-Na и ХЛ на основе комплексообразования с ПЭПА. Пример 1 К 20 мл водного раствора ЛС-Na (концентрации 5 г/л, 0,1 г) добавили при перемешивании (5-10 мин, магнитная мешалка) 2 мл водного раствора ПЭПА (концентрации 5 г/л, 0,01 г) – т.е. массовое соотношение Z=0.1) и комнатной температуре. Далее реакционную смесь подкислили до рН – 2,5-4,0 с помощью 0,5 н. HCl. Выпавший осадок отфильтровали, промыли дистиллированной водой, высушили (105°С) и взвесили. Супернатант (фильтрат) после отделения нерастворимого осадка-комплекса исследовали на остаточное содержание ЛС-а и ХЛ методом, изложенным выше (чертеж). Пример 2 Аналогично Примеру 1, но ПЭПА добавлен как таковой (не водный раствор). Пример 3 Аналогично Примеру 1, но состав смеси Z=1. Пример 4 Аналогично Примеру 1, но исходная концентрация ЛС-Na в растворе 1 и 10 г/л. Пример 5 Аналогично Примеру 2, но реакционную смесь подкислили 1 м раствором FeCl3·6Н2O и для полноты отделения осадка, (который в этом случае формируется медленнее, чем при подкислении HCl) смесь выдержали в течение суток. Пример 6 Аналогично примеру 2, где исходная концентрация ХЛ (из фильтрата щелочения) 1,15 г/л, а состав смеси Z=0,1 и 1,0. Пример 7 Аналогично Примеру 2, где исходная концентрация ХЛ (суммарный отбельный сток КЦБК 0,5 г/л, а состав смеси Z=0,1 и 1,0). Сравнительная эффективность очистки водных растворов (стоков) от ЛС-Na и ХЛ известными и предложенными методами обобщена в табл.1
Источники информации 1. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнений, СанПиН №4630-88, М., МЗ СССР, 1988, 69 с. 2. Богомолов Б.Д, Сапотницкий С.А. и др. Переработка сульфатного и сульфитного щелоков, М.: Лесная пром-сть, 1989, с.220. 3. Никитин Я.В, Поляков С.И. Использование воды на целлюлозно-бумажных предпрятиях, М.: Лесная пром-сть, 1985, 208 с. 4. Холодкевич С.В., Юшина Г.Г, Апостолова Е.С. Перспективные методы обезвреживания органических загрязнений воды, Экологическая химия, 1996, 5(2), с.75-106. 5. Патент России №2129532, кл. C02F 1/58 от 24.12.1996. 6. Лигнины (структура, свойства и реакции), пер. с английского, М.: Лесная пром-сть, 1975, 632 с. 7. Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина. Химия, ультраструктура, реакции. Перевод с английского, М.: Лесная промышленность, 1988, 512 с.
Формула изобретения
Способ очистки водных растворов (сточных вод) от лигносульфонатов и хлорлигнинов путем их осаждения в виде водонерастворимых комплексов, отличающийся тем, что в качестве комплексообразователя используют полиэтиленполиамин при массовом соотношении полиэтиленполиамин: лигносульфонат, хлорлигнин, равном 0,1-1:1, при этом концентрация лигносульфонатов и хлорлигнинов в водном растворе составляет 0,5-10 г/л, а рН раствора 2-5.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 01.02.2008
Извещение опубликовано: 20.09.2009 БИ: 26/2009
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
max=280 нм) от концентрации ЛС-Na (чертеже):
– удельный коэффициент поглощения =15 дм3/г см,