Очистка сточных вод методом каталитического термоокислительного обезвреживания в парогазовой фазе

Образующиеся при отгонке воды от смолы загрязненные пары направляют на установку парофазного каталитического окисления. Паровоздушную смесь, нагретую до 250 – 300 °С, пропускают через катализатор ГИПХ-105, что позволяет значительно снизить температуру окисления. Очищенные пары конденсируются. С увеличением температуры и времени контакта наблюдается возрастание степени очистки воды.

При оптимальных параметрах процесса обезвреживания

Время контакта, с...........…………... 0,4

Коэффициент избытка воздуха …… 1,7

Температура, °С........………….…… 300

Эффективность очистки сточных вод от органических примесей составляет 99,9 – 100%. [3, 4]

Очистка сточных вод жидкофазным термокаталитическим окислением

Сточную воду после очистки методом вторичной конденсации рекомендуется доочищать путем жидкофазного окисления с использованием пиролюзита или регенерированных оксидов марганца.

В сточную воду добавляется серная кислота до 3%-ной концентрации, вводится пиролюзит, подается воздух, затем в реактор подается острый пар, температура воды поднимается до 97 – 98 °С и реакционная cмесь аэрируется в течение 4 – 5 ч. Пиролюзит в процессе окисления находится во взвешенном состоянии. Окисление заканчивается при содержании фенола в очищаемой воде не более 3 мг/л. Затем сточную воду вместе с катализаторами направляют в реактор регенерации оксидов марганца. В смесь добавляется при перемешивании раствор едкого натра до рН = 9 – 11, и образующийся оксид марганца отделяется на центрифуге от очищенной воды [3, 4].

Сточные воды производства мочевиноформальдегидных смол

 

Мочевиноформальдегидные смолы получают путем конденсации мочевины и формальдегида в слабощелочной, нейтральной или слабокислой средах при различных температурах в присутствии разнообразных конденсирующих веществ, при добавлении некоторых растворителей и т.д. В промышленности на установках периодического или непрерывного действия из мочевины и формалина получают конденсационные растворы, растворы смолы и сухие смолы. Обезвоживание реакционной смеси чаще всего производится под вакуумом.

Для очистки этих сточных вод предложены различные методы: термическое обезвреживание, обработка мочевиной в кислой среде, дистилляция с последующим высаливаиием.

Термическое высокотемпературное обезвреживание и термокаталитическое обезвреживание сточных вод являются высокоэффективными методами. Для термокаталитического обезвреживания сточных вод рекомендуется применять в качестве катализатора оксиды меди.

При производстве мочевиноформальдегидной смолы ВМЧ-4 образуются сточные воды, содержащие около 2 % формальдегида и 40 – 50% этилцеллозольва. Сточную воду обрабатывают аммиаком для перевода формальдегида в уротропин, затем высаливают этилцеллозольв поташом [2, 3].

Сточные воды производства эпоксидных смол

 

Эпоксидные смолы получают путем конденсации продуктов, содержащих эпоксидные группы, с гидроксилсодержащими соединениями. Широкое распространение получили эпоксидные смолы, образующиеся при конденсации эпихлоргидрина с 4,4-диоксидифенилпропаном в присутствии 15% раствора едкого натра.

Полученную смолу промывают 3—5 раз горячей водой для отмывки поваренной соли. Дальнейшая сушка и очистка эпоксидной смолы производится путем растворения ее в толуоле, отгонки водно-толуольной смеси и фильтрования толуольного раствора от кристаллов поваренной соли. Растворителем служит циклогексан. Для производства эпоксидных смол применяют и другие вещества: дихлоргидрин глицерина, глицерин, уксусную кислоту и др. В процессе производства эпоксидных смол загрязненные сточные воды образуются за счет реакционной воды, вследствие применения водных растворов катализаторов и растворителей, а также и результате промывки и сушки смол. Количество сточных вод оставляет 2,2 – 11,2 м³ на 1 т смолы в зависимости от температуры и технологии их получения. Характеристика сточных вод производства некоторых марок эпоксидных смол представлена в табл. 2.

Таблица 2. Характеристика сточных вод производства эпоксидных смол

Содержание примеси	Эпоксидные смолы марок
	ЭД-5 и ЭД-6	Э-33р		Э-40		Э-15
		маточный раствор	дистиллят	маточный раствор	дистиллят	маточный раствор	промывные воды
Дифенилолпропан, мг/л	Отсут-ствует	6 – 20	-	130	20	35000	70
Толуол, мг/л	240	-	-	4300	33000	-	-
Циклогексанон, г/л	-	36 - 37	92 - 104	-	-	-	-
Фенол, мг/л	-	3 – 4	8 – 40	-	-	-	-
Хлорид натрия, г/л	1,7	130-144	-	200	-	123	24
Карбонат натрия, мг/л	-	-	-	3500	-	2000	-
Взвешенные вещества	550	до 35000	-	50	-	11	6
Глицерин, мг/л	5400	1000 - 4000	200	1100	500	170	35

 

Для очистки сточных вод производства эпоксидных смол предложены методы коагуляции, дистилляции, адсорбции, электрохимического и биологического окисления.

Для выделения из сточных вод мелкодисперсных и коллоидных частиц смолы применяют метод коагуляции с использованием солей железа и алюминия. Например, на очистку сточных вод производства 1 т смолы Э-33р расходуется 0,85 – 1,7 кг FeС1₃ и 0,85 – 1,7 кг NaOH. С целью регенерации смолы полученный осадок после уплотнения обрабатывают циклогексанолом. Гидроксид железа отделяют от раствора смолы в циклогексаноне и раствор направляют на использование.

Осветленный маточный раствор подвергают дистилляции. Сначала отгоняют 10% от объема маточного раствора, затем — вторую фракцию (70 – 80%). Первую фракцию, содержащую значительное количество растворителя (циклогексанона, толуола и др.), подсоединяют к дистилляту, а вторую фракцию (конденсат, содержащий 20 – 30 мг/л глицерина, 100 – 200 мг/л растворителя) используют в производстве. Кубовую жидкость направляют на сжигание. Однако значительное количество глицерина и поваренной соли в кубовой жидкости указывает на необходимость разработки методов утилизации этих ценных продуктов.

Дистилляты, содержащие большое количество растворителей, также направляют на разгонку. Отогнанный растворитель, например циклогексанон, используют в производстве, кубовые остатки поступают в производство смолы.

Для выпаривания сточных вод производства эпоксидных смол, содержащих значительное количество механических примесей, рекомендуется применять выпарные аппараты с погруженными горелками.

Разработаны схемы очистки сточных вод производства эпоксидных смол от органических примесей методами адсорбции и электрохимического окисления. При адсорбционной очистке маточного раствора эпоксидной смолы марки Э-15 расход активного угля марки А составляет 3 кг/м³, серной кислоты – 1,1 кг/м³. Отработанный уголь направляют на сжигание.

Электрохимическую очистку сточных вод рекомендуется проводить после выделения из воды смолы, для чего воду обрабатывают соляной кислотой (2,3 кг/м³). Затем сточную воду нейтрализуют известковым молоком до рН = 7 ¸ 8, вновь отделяют выпавшие взвеси и подают в электролизер. Материалом анода является графит, катода – сталь. Плотность постоянного тока на аноде – 600 – 700 А/м³, напряжение – 3 – 4 В. Очищенные сточные воды содержат в 1 л не более 3 мг фенола.

При биологической очистке сточные воды производства эпоксидных смол марок ЭД-5 и ЭД-6 разбавляют свежей водой (в 5 раз), добавляют биогенные элементы (5 мг/л фосфора и 15 мг/л азота) и очищают в аэротенке -смесителе при продолжительности аэрации 24 ч. При этом ХПК снижается на 99%, БПК₂₀ – на 98,3%. Очищенная вода бесцветна и прозрачна.

Имеются данные по очистке сточных вод производства эпоксидных смол на основе тетрагидробензилового спирта и адипиновой кислоты биологическим методом, на основе тетрагидробензальдегида и 1,1-бис(гидроксиметил)циклогексана и тетрагидробензилового эфира тетрагидробензойной кислоты методом каталитического окисления в парогазовой фазе (катализатор V-пиролюзит) [3 – 5].