Сорбционная очистка сточных вод

В производстве поликарбоната образуются сточ­ные воды, которые по характеру загрязнений подразделяются на два потока — щелочной и кис­лый. Первый поток содержит хлористый натрий, щелочные продукты, примеси фенола, метиленхлорид и ацетон. Второй поток со­держит фосфорную кислоту и дигидрофос­фат натрия, незначительное количество хлористого натрия и примеси органических соединений, анало­гичные по качественному и количественному составу органическим примесям первого потока. Очистить сточные воды такого сложного состава невозможно путем одностадийной обработки. Кроме того, с целью охраны окружающей среды целесообразно создание замкнутого водооборотного цикла, что приводит к необходимости включения в схему обработки стоков стадий тонкой доочистки.

Возможным вариантом очистки сточных вод первого потока может быть отгонка из стока летучих ве­ществ, нейтрализация соляной кислотой; выпаривание и прокаливание сухой соли с последующей ути­лизацией хлористого натрия. В процессе выпарки образуется дистиллят, загрязненный примесями ле­тучих органических веществ, причем основным препятствием его повторного использования является наличие фенолов и триэтиламина. Одним из эффективных методов доочистки сточных вод от фенолов считают сорбционный. В качестве сорбентов используют иониты и активированный уголь. Наи­большей адсорбционной способностью по отношению к фенолу обладает анионит. Его сорбционная емкость при содержании фенола достигает 200 мг/г. Практическое ис­пользование этого сорбента затрудняется условиями регенерации, наибольшей полноты которой можно достигнуть лишь применяя в качестве регенерационного агента метанольный раствор NaOH при повы­шенных температурах. Адсорбционная емкость активированного уголя по фенолу несколько ниже, чем анионита. Например, емкость активированного уголя марки СКТ при содержании фе­нола 50—4000 мг/л составляет от 19 до 208 мг/г. Однако, учитывая относительную простоту регенера­ции активированного уголя (например, термическим или паровым методами), а также низкую стоимость по сравнению с анионитом, его применение более целесооб­разно. Активированный уголь марки КАД можно использовать также для сорбции триэтиламина. Данных по сорби- руемости метиленхлорида и ацетона в литературе не обнаружено.

Мы исследовали сорбцию органических веществ, входящих в состав сточных вод, на активированном уголе марки КАД из искусственных водных растворов индивидуаль­ных соединений и смесей, а также из производст­венных стоков.

Сорбентом служил пылевидный уголь, обработанный путем обкалки без доступа воздуха. Его зольность составляла 7Д— статическую емкость сорбента в равновесных растворах. Для снятия изотермы адсорбции каждого вещества равные навески активированного уголя прибавляли к исследуемым растворам различной концентрации, встряхи­вали в течение 3 ч и оставляли на сутки для установления равно­весия. Содержание фенола в растворах определяли колориметри­чески. Для анализа применяли колонку из нержавеющей стали длиной 2 м и внутренним диаметром 3 мм.

Температура термостата колонки и испарителя составляла соот­ветственно 65 и 150 °С, расход газа-носителя (гелия)—2 л/ч, объем пробы — 2 мкл. Содержание веществ рассчитывали методом абсолютной калибровки.

Полученные изотермы адсорбции свиде­тельствуют о том, что по сорбируемости на активированный уголь дан­ной марки исследуемые соединения можно располо­жить в ряд: фенол > бутил фенол > метилена хлорид > триэтилацин. При содержании <50 мг/л триэтиламин практически не сорбируется. Адсорб­ционная активность ацетона при малых содержа­ниях незначительна. Например, при равновесной концентрации она не достигает даже 1 мг/г. Полная статическая адсорбционная емкость активированного уголя по ацетону составляет 15—20 мг/г. Наличие в растворе кроме фенола других органических ве­ществ весьма незначительно снижает его адсорбционную активность , т. е. при малых ко­личествах примёсей наблюдается предпочтительная адсорбция фенола.

Сорбцией удается очистить сточные воды в основном от фенола. Триэтиламин из стоков, содержащих фенол, практи­чески не сорбируется. Потери хлористого натрия после сорбции весьма незначительны. Солевой раст­вор после сорбционной очистки и выпаривания вследствие остаточного содержания органических веществ, очевидно, не сможет найти применения в процессах, где предъявляются повышенные требова­ния к чистоте соли. Для применения рассола требу­ется дополнительная очистка его от триэтиламина, которую можно осуществить сорбцией на высокомо­лекулярных органических сорбентах.

Количество угля, необходимое для полной очистки сточных вод второго потока после отгонки летучих веществ и осаждения фосфатов известью, как и для первого потока, составляет 6 г/л. Постоянство дозы угля наблюдается при малых количествах фенола в стоке, где адсорбционная емкость зависит от содер­жания сорбируемого вещества. После дополнитель­ной очистки от триэтиламина и примесей солей с помощью ионообменных смол сточные воды второго потока совместно с дистиллятом выпарки первого по­тока могут быть повторно использованы в водообо­ротном цикле.