Углеадсорбционная доочистка сточных вод от фенола и его производных
Введение
Фенол является сырьем для предприятий некоторых отраслей промышленности. Это объясняет наличие фенолов и их производных в водоемах, куда они попадают в следствие некачественной очистки сточных вод. Процесс очистки является одним из самых дорогостоящих процессов. Не каждое предприятие может провести все этапы качественной очистки. Это приводит к повторному загрязнению.
Фенол по степени воздействия на человеческий организм относится к высокоопасным веществам – 2 класс опасности. ПДК в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования – 0,001 мг/л.[1] Эта ПДК относится к водным объектам хозяйственно-питьевого водопользования при условии применения хлора для обеззараживания воды в процессе ее очистки. В иных случаях используется ПДК = 0,1 мг/л.[2]
Существует множество методов извлечения фенола: перегонка, ректификация, обратный осмос, ионообменная очистка и другие, но не все из этих методов могут обеспечить очистку сточных вод до уровня ПДК и ниже. Адсорбционные методы очистки позволяют очищать воду с высокой степенью эффективности до предельно допустимых концентраций и ниже.
Обычно процесс очистки проводят в динамических условиях, поэтому требовалось изучить его с исследуемыми адсорбентами.
Содержание
Введение 4
1. Аналитический обзор литературы 5
1.1. Загрязнение фенолом сточных вод 5
1.2. Адсорбенты, применяемые при удалении фенола 6
1.3. Динамика процесса адсорбции 14
1.4. Уравнение Шилова 15
1.5. Адсорбенты, применяемые при адсорбции фенола и его производных в динамике 15
1.6. НАО «СВЕЗА Новатор» 16
1.7. Регенерация адсорбентов 18
2. Методическая часть 20
2.1. Используемые адсорбенты 20
2.2. Методика количественного содержания фенола 21
2.3. Методика адсорбционной очистки от фенола 21
2.4. Методика исследования фенолсодержащей воды методом фильтрации через неподвижный слой адсорбента 22
2.5. Газохроматографическое определение общего органического углерода сточных вод 22
3. Экспериментальная часть 25
3.1. Статические условия 26
3.2. Кинетика адсорбции 26
3.3. Фильтрация через неподвижный слой адсорбента 48
3.4. Фильтрация и очистка сточной воды предприятия «СВЕЗА Новатор» 50
4. Определение «точки нулевого заряда» адсорбентов 54
5. Заключение 56
6. Список литературы 57
Список литературы
1. ГОСТ 23519-93. Фенол синтетический технический.
2.СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания".
3. C. InduNair, K. Jayachandran. Biodegradation of phenol // African Journal of Biotechnology. - 2008. - №7. - P. 4951-4958.
4. Villegas, L.G.C., Mashhadi, N., Chen, M. A Short Review of Techniques for Phenol Removal from Wastewater. CurrPollutionRep 2. -2016. – P.157–167.
5. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. - 3-е изд. - Калуга: Н. Бочкаревой, 2000. - 800 с.
6. Беляева О.В., Голубева Н.С., Великанова Е.С., Гора Н.В. Использование новых углеродных адсорбентов для очистки воды от фенола // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - №1. - С. 1-4.
7.ЕреминаА. О., Головина В.В., Угай М.Ю., Рудковский А.В. Углеродные адсорбенты из древесных отходов в процессе очистки фенолсодержащих вод // Химия растительного сырья. - 2004. - №2. - С. 67-71.
8. Еремина А.О., Головина В.В., Чесноков Н.В., Кузнецов Б.Н. Углеродные адсорбенты из гидролизного лигнина для очистки сточных вод от органических примесей // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. - 2011. - №4. - С. 100-107.
9. Краснова Т.А., Горелкина А.К. Адсорбционная очистки сточных вод от хлорфенола и фенола // Вода: Химия и экология. - 2011. - №11. - С. 28-32.
10. Бетц С.А., Сомин В.А., Комарова Л.Ф. Очистка воды от фенола и его производных на материалах из растительного сырья // Ползуновский вестник. -2014.-№3.-С.243-245.
11. Кохно Г.В., Хохлова Г.П. Сорбция фенола активными углями, полученными из композиции древесных отходов и продуктов углепереработки //Вестник Кузбасского государственного технического университета. -2007.- №1.-С.123-125.
12. Исаева Л.Н., Тамаркина Ю.В., Бован Д.В., Кучеренко В.А. Адсорбция фенола активными углями, полученными термолизом бурого угля с гидроксидом калия. Журнал Сибирского Федерального университета. Химия 1. 2009. № 2. С. 25-32.
13. Грег С., Синг К Адсорбция, удельная поверхность, пористость. - Москва: Мир, 1970. - 328 с.
14. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразны .
15. ГОСТ 6217-74. Уголь активный древесный дробленый.
16. https://www.muctr.ru/upload/iblock/1a1/Spring_15th_lecture.pdf
17. Лысенко А. В., Котова А. К. Изучение процесса адсорбции катионных красителей отходами дробильно-обогатительного комплекса на стационарном слое адсорбента из водных растворов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 3(24). С. 176‒182.
18. Зыкова И.В., Исаков В.А. Адсорбция резорцина и водорастворимых нефтепродуктов активированными углями в динамических условиях // Наукосфера. 2021. №1. С. 205-209.
19. Сивакова Л.Г. Кинетика сорбции фенола на углеродном материале // Химическая технология. 2019. С. 94-96.
20. Lorenc-Grabowska, E. Effect of micropore size distribution on phenol adsorption on steam activated carbons. Adsorption 22. 2016. С. 599-607.
Значение концентрации фенола в сточной воде «СВЕЗА Новатор» превышает значение ПДК. На производстве очистка происходит следующим образом: исходная вода из бассейна ГТО перекачивается в резервуар РГТО, предварительно очищается от грубых компонентов на сетчатом фильтре, размещенном на входе в РГТО. Также, в указанный резервуар посредством транспортера загружается просеянная зола, полученная от ТЭС комбината при сжигании древесных отходов, коры и прочих горючих отходов. После заполнения резервуара сточная вода в смеси с золой подается далее для обработки химическими реагентами с целью деструкции фенола, метанола и нефтепродуктов с целью снижения концентрации БПК (ХПК), а также прочих загрязнителей. Далее обработанная реагентами сточная вода очищается от механических загрязнений размером более 0,8 мм на роторно-скребковом фильтре. Смесь реагентов и сточных вод поступает в первичный отстойник флотодеструктора, где происходит интенсивное осаждения оксидов, осадков, а также повышение рН водной смеси, таким образом создаются все необходимые условия для дальнейшей деструкции фенола, нефтепродуктов и прочих окисляемых компонентов. При окислении фенола пероксидом водорода в присутствии двухвалентного железа рН раствора снижается, при этом окислившееся трехвалентное железо выпадает в осадок, при этом более 80% продукта окисляется в течение 10-15 минут. Использование перекиси водорода не приводит к повторному загрязнению воды продуктами разложения реагента. Еще одним достоинством применения пероксида водорода является его высокая устойчивость в отличие от других окислителей, простота аппаратурного оформления процесса его дозирования.