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 МУТНЫХ ВОД С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ
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. Благодаря высокой вязкости растворов и полярности
ионогенных функциональных групп ВРП с успехом могут быть использованы как
загустители натуральных и синтетических латексов при шлихтовании нитей печатных
красок, в качестве стабилизаторов для повышения устойчивости дисперсных систем,
а также флокулянтов при очистке мутных паводковых или сточных вод,
обезвоживании и сгущении рудных пульп, в качестве стабилизаторов для повышения
устойчивости дисперсных систем, связующего пигментированных красок в кожанной
промышленности, основы водоразбавляемых эмульсионных красок и в строительной
промышленности для отделки фасадов, в качестве основы антикоррозионных
грунтовок и др.
В народном
хозяйстве широко используются высокомолекулярные полимерные
поверхностно-активные вещества в качестве реагентов-регуляторов свойств
промышленно-важных дисперсных систем.
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.
В этом
аспекте наиболее рентабельным считается использование полимерных отходов, что
обеспечивает не только экономию ресурсов, энергии, но и предотвращает
загрязнение окружающей среды и является дополнительным источником расширения
ассортимента водорастворимых полиэлектролитов для применения их в различных
областях народного хозяйства.
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.
Для
определения состава и изучения свойства
исходных и синтезированных полимерных препаратов выбраны современные
физико-химические (термография, ИК-спектроскопия, визкозиметрия,
потенциометрия, кондуктометрия) и аналитические методы исследования.
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.
Кроме того,
сточные воды ряда производства имеют очень высокую минерализацию. Для
повторного использования в производстве таких сточных вод, следует после
очистки внеплощадных сооружений передавать их на сорбционную доочистку и
обессоливание. На предприятиях химической промышленности вследствие большого
разнообразия используемого сырья и получаемой продукции, высоких специфических
условий проведения каждой технологической операции сброс сточных вод в водоем
можно исключить только при создании локальных замкнутых систем технического
водоснабжения, регенерации всех отработанных технологических растворов и
переработки всех концентрированных сточных вод.
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
РЕГИСТРАЦИОННАЯ ФОРМА
Ф.И.О. Кобланова Онгаркул Нурмахамбеткызы
Место
ратоты: Международный казахско-туретский университет имени Х.А.Ясави, Академический инновационный
университет
Ученная степень, звание: Кандидат химических наук, доцент
Почтовый адрес: 160012
г.Шымкент ул. А.Байтурсынова 13
Телефон: 30-01-90
Е-mail: koblanova_59
Название доклада: Очистка мутных вод с использованием водорастворимых
полиэлектролитов.
Форма доклада: стендовая.
Фамиии, инициалы соавторов: Асильбекова
Акмарал Джиенбековна
Тематическое направление: Очистка воды, переработка промышленных и
сельскохозяйственных отходов.