Отходы производства красителей. Очистка

 

Производство красителей связано с использованием огромного количества воды, значительная часть которой затем сбрасывается в загрязненном состоянии. В результате производства арилметановых красителей загрязнение сточных вод ароматическими соединениями является основным. Для того, чтобы не допустить влияния производства арилметановых красителей на окружающую среду проводится очистка сточных вод перед их сбросом в водоемы.

Высокая химическая активность углеводородов, их способность к донорно-акцепторным взаимодействиям с полярными соединениями объясняет их большую, чем у других классов углеводородов, физиологическую активность и высокую токсичность. При этом ароматические углеводороды лучше растворимы в воде, чем другие углеводороды, легче образуют аэрозоли, эмульсии и суспензии. Большие масштабы производства и потребления ароматических углеводородов, в частности при производстве арилметановых красителей, их широкое использование в различных отраслях народного хозяйства делает особенно важным профилактические меры по защите от неблагоприятных воздействий ароматических углеводородов.

Содержание ароматических углеводородов в сточных водах может достигать величин, превосходящих физическую растворимость, из-за образования эмульсий и суспензий. Для их удаления рекомендуют использовать следующие методы.

Адсорбцией на активированном угле извлекаются бензол и нафталин [2, с. 71]. По данным [1, с. 250], степень извлечения составляет 80-95%.

Способность бензола и его гомологов образовывать положительно азеотропные смеси с водой позволяет полностью удалять эти углеводороды при перегонке воды (азеотропная отгонка ароматических углеводородов [1, с. 23]. Вода после отстоя ароматических углеводородов возвращается в цикл.

Экстракция из сточных вод растворителями применяется для извлечения стирола, толуола, а также нафталина и полициклических ароматических углеводородов. В качестве растворителей используют ограниченно растворимые в воде петролейный эфир, различные фракции бензинов, а также поглотительное и соляровое масло.

При очистке вод коагуляцией с гидроксидами металлов удается удалить и полициклические ароматические углеводороды [6, с. 102]. Сложные смеси ароматических углеводородов удаляют из сточных вод флотационным методом.

Ароматические углеводороды могут быть разрушены при сжигании, химическом и биологическом окислении. Все углеводороды ряда бензола сгорают при уничтожении сточных вод, свободных от минеральных примесей [9]. Однако такой метод рационально использовать только при высоких концентрациях органических веществ в растворах сточных вод (не менее 4%).

Глубокая очистка (на 98-99%) ароматических углеводородов возможна при окислении вод озоном, а также при обработке сточных вод хлором [6].

Перечисленные приемы позволяют избавиться от небольших количеств ароматических углеводородов при обработке воды, направляющейся на водопроводные станции, так как в грунтовых водах и чистой озерной и речной воде может быть соответственно 1-10 и 10-50 мкг канцерогенных полициклических углеводородов на 1 м³ воды [4]. Применение их для очистки больших объемов промышленных сточных вод пока что мало реально.

Наиболее хорошо для деструкции ароматических углеводородов в разбавленных сточных водах применяют биологическую очистку. Например, биологическую очистку можно использовать для обезвреживания воды, содержащей бензол, толуол, ксилолы и нафталин, для деструкции бензола и его гомологов. [7].

Отмечается, что биологическое окисление углеводородов представляет значительную сложность (они окисляются значительно труднее, чем алифатические углеводороды). Разрушение бензола микроорганизмами возможно, но после длительной адаптации [6, с. 28].

Циклические углеводороды в целом окисляются труднее парафиновых. Из циклоалканов возможность окисления доказана экспериментально для серии веществ, начиная от первого их представителя циклопропана до циклооктана, а также их метил- и этилпроизводных, циклоалкиламинов, пиперидинов, гекса-, гепта- и октаметиленимина. Биологически окисляются гидрохинолины, спирановые гетероциклы. Циклоалканы - характерный пример случая, когда принципиально биоокисление возможно (оно доказано), но не проходит в очистных сооружениях, вследствие чего эти вещества отнесены к группе биологически неокисляемых.

Очистка сточных вод и газовых выбросов от ароматических углеводородов - обязательная составная часть любых схем производства при использовании этих соединений [7].

Одним из способов очистки водоемов от сульфидсодержащих соединений является следующий. Сульфиды окисляют до элементарной серы в реакторе с сульфидокисляющими бактериями в присутствии кислорода. По крайней мере часть серы, образовавшейся во время окисления, выделяют из сточной воды и возвращают обратно в реактор таким образом, чтобы поддерживать в нем концентрацию элементарной серы не менее 1 г/л. Сера в форме агрегированных частиц используется в качестве носителя для сульфидокисляющих бактерий.

Изобретение касается способа очистки сточных вод, содержащих сульфиды, который включает в себя окисление сульфидов до элементарной серы в реакторе с сульфидокисляющими бактериями в присутствии кислорода и выделение из сточных вод по крайней мере части серы, образовавшейся в ходе окисления.

Такой способ описан, например, в международной патентной заявке W0 091/16269. Согласно этому способу используется минимальное соотношение между сульфидами и биомассой. Эффективность очистки составляет 99%.

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте были рассмотрены арилметановые красители. При выполнении работы был проведен литературный обзор по данной теме.

В качестве примера получения красителя арилметанового ряда взят краситель Бриллиантовый зеленый.

В ходе курсового проекта была разработана схема по производству красителя бензальдегидным методом.

На стадии получения бензальдегида выбран метод получения его при окислительном гидролизе бензальхлорида, который наиболее часто используется в промышленности. Выход бензальдегида при использовании данного метода составляет 95,6%. Степень конверсии бензальхлорида 0,96, селективность равна 0,95.

Побочные продукты, а также исходные вещества, не вступившие в реакцию, направляются на регенерацию и посредством рециклинга поступают на стадии, где данные реагенты служат исходными веществами, что частично сокращает расходы на сырье и материалы для получения красителя.

В работе выполнен тепловой расчет теплообменного аппарата для нагрева бензола, подаваемого на стадию получения нитробензола.

Производительность предприятия для расчета теплового и материального баланса по производству красителя выбранным методом условно взята 1000 кг/месяц.

Произведен анализ способов очистки сточных вод от сбросов производства арилметановых красителей, в частности от ароматических соединений таких как бензол, толуол, бензальдегид, а также циклоалканов и др.

 

Список использованной литературы

 

1.  Беспамятов Г.П. и др. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде М. - Л.: Химия, 1975. - 455 с.

2. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах. М. - Л.: Химия, 1976. - 128 с.

3.  Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия. В 5 т. Т.2. М.: Советская энциклопедия, 1990. - 671с.

.    Лейте В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод. Пер. с нем. / Под ред. Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1974. - 336 с.

.    Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.:Химия, 2006. - 576 с.

.    Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л.: Химия, 1977. - 463 с.

7. Соколов В.З., Харлампович Г.Д. Производство и использование ароматических углеводородов. М.: Химия, 1980. - 336 с.

8.  Степанов Б. И., Введение в химию и технологию органических красителей, 2 изд., М., 1977. - 448 с.

.    Термические методы обезвреживания отходов / Под ред. К.К. Богушевской и Г.П. Беспамятова. Л.: Химия, 1975. - 175 с.

10. Чекалин М.А., Пасет Б.В., Иоффе Б.А. Технология органических красителей и промежуточных продуктов. - Л.:Химия, 1980. - 472 с.

.   База данных ChemCAD

12. Электронный ресурс <http://ru.wikipedia.org/wiki/>

.   Электронный ресурс <http://www.himhelp.ru/section25/section27/section138/110.html>/

.   Электронный ресурс <http://www.jurnal.org/articles/2010/chem5.html>

.   Электронный ресурс <http://www.ximicat.com/info.php?id=3799>