УДК 541.18

О.Н.Кобланова, к.х.н., А.Д.Асильбекова, к.т.н.

Международный казахско-турецский университет имени Х.А.Ясави

Академический инновационный университет, г.Шымкент, Республика Казахстан

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ ИЗ БУРЫХ УГЛЕЙ

A way of the pyrolyse acetylene waste waters purification has been developed. The latter contains 1-5% of the soot of the weighed particles by the coal alkali reagent flocculent precipitation along with the lime milk.

Наибольший научный и практический интерес преставляет разработка способов и технологии получения сухих, дешевых и высокоэффективных реагентов на основе отходов пройзводства.

Водорастворимые полиэлектролиты (ВРП) относятся к необычайно интересному классу органических высокомолекулярных соединений, так как они сочетают в себе свойства как полимеров, так и электролитов. Эта их особенность обуславливает ряд специфических свойств, проявляющихся при взаимодействии с различными дисперсными системами, и позволяет применять полиэлектролиты во многих отраслях народного хозяйства. Поиски новых способов получения ВРП, сырья для них и нахождения новых областей их применения являются актуальной задачей современности. При этом следует руководствоваться следующими необходимыми условиями:

а) изыскание перспективного недефицитного сырья;

б) возможностью получения в сухом состоянии;

в) необходимостью содержания в конечном продукте таких функциональных групп, которые обеспечивают не только адсорбционную способность, но и устойчивость к электролитам и высоким температурам и давлениям.

Разработан способ получения углещелочного реагента СУОВН (синтезированного на основе гуминовых кислот и отходов производства волокна нитрон).

Найдены оптимальные условия получения СУОВН : соотношение угля к гидроксиду натрия, равное 1:0,3, температура гидролиза 338-343К, время гидролиза – 3,5-4час. Показано, что компонентный состав представлен в основном гуматами натрия, а функциональный состав – гидроксильными и карбоксилатными группами. Выяснено, что водные дисперсии СУОВН обладает полиэлектролитным характером и поверхностно-активными свойствами.

В качестве омылющего агента в этих реакциях применяли 40% -ные водные растворы гидроксида натрия. Реакцию проводили путем добавления гуминовых кислот в водную среду и инициировали ее персульфатом калия. Метакриловая кислота, метилметакриламид и щелочь добавляли последовательно при интенсивном перемешивании в подогреваемую на водяной бане смесь.

Полимер СУОВН в виде пастообразного продукта 10%-ной концентрации, он хорошо растворим в холодной и горячей воде. Водорастворимость его объясняется наличием в нем карбоксилатных, карбоксильных, амидных, имидных и нитрильных групп.

Критерием оценки получения требуемых полиамфолитов служило их стабилизирующее действие на дисперсию Дарбазинской глины с различным содержанием дисперсной фазы.

На предприятиях химической промышленности общее водопотребление составляет более 9млрд.м³ в год. Около 74% воды используемой на предпрятиях отрасли, расходуется на охлаждение, остальное количество воды применяется главным образом в технологических процессах получения продукции, выполняя функции химического реагента, экстрагента, растворителя реакционной среды. В промышленности нашли широкое применение различные методы очистки локальных потоков сточных вод, но даже с их использованием производственные сточные воды, поступающие на внеплощадные сооружения, как правило, содержат много соединений трудно или вообще не поддающихся биохимическому окислению БПК сточных вод обычно составляет 30-40%, максимально 50% общего содержания органических соединений, определяемых по ХПК.

Разработаны различные способы осветления сточных, сажесодержащих сточных вод полиэлектролитом-флокулянтом СУОВН:

1) совместно с замутителем – бентонитовой глиной и насыщенным раствором CaCI₂;

2) совместно с известью.

Наиболее раствоространенный замутитель – глины, так как преимуществами глин, как замутителей являются:

1) эффективность действия при любых значениях рН;

2) отсутствие влияния на органолептические показатели качества воды.

В наших исследованиях в качестве замутителя была применена порошковая бентонитовая глина, в качестве флокулянта при осветлении сточных вод, использован перспективный, водорастворимый полиэлектролит СУОВН совместно с насыщенным раствором хлористого кальция. Для сравнения осветление осуществляли также полиэлектролитом К-9.

Процесс осаждения сточных вод происходит в следующей последовательности: берут 1л сточной воды, добавляют при перемешивании 10г бентонитовой глины или цемента, после этого раствор остается стоять в состоянии покоя в течении 15 минут. Затем раствор взбалтывают и добавляют 70мл 10%-ного раствора полимера, перемешивают в течении 1-2 минут и добавляют 0,5мл насыщенного раствора хлористого кальция. В результате перемешивания происходит мгновенное расслаивание раствора и выпадение крупного хлопьевидного осадка черного цвета.

Осаждение было проведено в широком интервале концентраций полимера-флокулянта для установления его оптимальной концентрации. При добовлении полиэлектролита СУОВН – 0,07%, К-9 – 0,05% -значение оптической плотности уменьшается, т.е. достигается наилучшее осветление воды. Дальнейшее увеличение концентрации добавляемого флокулянта ведет к стабилизации системы.

Исследование кинетики осветления сажесодержащих сточных вод в присутствии коагулянта – известкового молока и флокулянта СУОВН показало, что при совместном использовании полиэлектролита СУОВН с известью осветления сажосодержащих стоков выше, чем без извести, т.к. предельная величина осветления достигается за меньший промежуток времени и в системе происходит интенсивное хлопьеобразование и осаждение.

Кинетика осветления сажесодержащих сточных вод в присутствии полимера СУОВН или К-9 хлористого кальция и бентонита

Таблица 1

Содерж. комп. мас. %		Содержание сажи. мас. %	П.Э.	Конц. поли- меров. мас.%	Оптическая плотность отстоя (Д)
бентонит	Са нас. р-р				15мин.	30мин.	1ч.	8ч.	12ч.
1	4	3		0,01 0,03 0,05 0,7 0,10	0,29 0,22 0,20 0,12 0,20	0,26 0,20 0,18 0,19 0,22	0,26 0,20 0,18 0,09 0,22	0,26 0,20 0,18 0,09 0,22	0,26 0,20 0,18 0,09 0,22
1	4	4	СУОВН	0,01 0,03 0,05 0,07 0,10	0,30 0,24 0,20 0,11 0,22	0,28 0,22 0,19 0,09 0,22	0,26 0,22 0,19 0,09 0,22	0,26 0,22 0,19 0,09 0,22	0,26 0,20 0,19 0,09 0,22
1	4	5		0,01 0,03 0,05 0,07 0,10	0,32 0,28 0,20 0,12 0,26	0,29 0,20 0,18 0,09 0,28	0,29 0,20 0,18 0,09 0,28	0,29 0,20 0,18 0,09 0,28	0,29 0,20 0,18 0,09 0,22
1	4	3		0,01 0,03 0,05 0,07 0,10	0,46 0,38 0,20 0,32 0,52	0,41 0,32 0,20 0,30 0,49	0,40 0,31 0,15 0,29 0,40	0,40 0,31 0,15 0,29 0,40	0,40 0,31 0,15 0,29 0,40
1	4	4	К-9	0,01 0,03 0,05 0,07 0,10	0,40 0,31 0,22 0,29 0,45	0,38 0,30 0,20 0,28 0,41	0,36 0,30 0,21 0,27 0,39	0,36 0,30 0,21 0,27 0,39	0,36 0,30 0,21 0,27 0,39
1	4	5		0,01 0,03 0,05 0,07 0,10	0,40 0,31 0,22 0,29 0,45	0,38 0,30 0,20 0,28 0,41	0,36 0,30 0,21 0,21 0,27	0,36 0,30 0,21 0,27 0,29	0,36 0,30 0,21 0,27 0,39

В данном случае это можно объяснить тем, что добавляя известковое молоко вместе с полиэлектролитом мы дополнительно вводим в систему: сточная вода – полиэлектролит ионы Са²⁺ , которые легко вступают во взаимодействие с карбоксильной группой полиэлектролита СУОВН, осаждаясь вместе с ним и уходя в осадок, т.е. флокулирующее действие полиэлектролита усиливается. У полиэлектролита К-9 флокулирующее действие выражено незначительно, по сравнению с СУОВН, т.к. степень гидролиза, по литературным данным, у СУОВН больше, чем у К–9 и он обладает большим числом активных функциональных карбоксильных и карбоксилатных групп.

Выводы:

1. На основе экспериментальных результатов было показано, что оптимальными условиями получения водорастворимого сополимера из отходов производства волокна нитрон (ОВН) и гуминовой кислоты в присутствии гидроксида натрия являются следующие: ОВН:ГК:NаОН = 1:0,3:0,5 время омыления 3 часа, температура омыления 368-371К.

2. С использованием комплексных химико-аналитических и физико-химических методов анализа определен элеметарный и функциональный состав полученных препаратов, установлена их полиэлектролитная природа, показано, что они являются амфолитами.

3. Разработан способ очистки сточных вод пиролизного ацетилена, содержащих 1-5% взвешенных частиц сажи путем осаждения флокулянтом СУОВН совместно с известковым молоком.

Лиетратура:

1. Ахмедов К.С., Арипов Э.А., Вирская Г.М., Глекель Ф.Л., Зайнудинов С.А., Погорельский К.В., Сидорова Т.П., Хамраев С.С., Шпилевская И.Н. Водорастворимые полимеры и их взаимодействия с дисперсными системами. – Ташкент: ФАН, 1975,

2. Хамраев С.С., АртыкбаевХ., Азимбаев С.А., Ахмедов К.С. – В кн.: Накопление и вымывание солей из структурных почв. – Ташкент: ФАН, 1984.

3. Асанов А., Погорельский К.В., Ахметов К.С. Очистка мутных вод с использованием водорастворимых полиэлектролитов. – Узб. хим. ж., 1980 № 4

4. Кобланова О.Н. Синтез и исследование коллоидно-химических свойств анионных акрилогуматных полиэлектролитов. – Автореферат дисс... канд. хим. наук. – Алматы, 1995