способ сорбционной очистки сточных вод от красителей

Формула изобретения

Способ сорбционной очистки сточных вод от красителей, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют карбонатную породу с содержанием карбоната кальция, равным 41,95-49,50%, измельченного до зерен размеров 0,06-2,0 мм, время контакта фаз составляет 30-60 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке сточных вод от промышленных красителей и может быть использовано для очистки сточных вод предприятий текстильной, легкой промышленности, предприятий бытовой химии, кожевенных заводов.

Известен сорбционный способ очистки сточных вод от красителей с использованием суспензии монтмориллонита (природного сорбента) в 0,1 М растворе хлорида железа (III), активированного акустическими колебаниями [патент № 2177913, G02F 1/52, опубл. 10.01.2002].

Недостаток способа - трудоемкость процесса приготовления суспензии сорбента, необходимость обработки сорбента ультразвуком частотой 22 кГц.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ сорбционной очистки сточных вод от красителей с использованием магнийсодержащего материала (природный сорбент), измельченного до зерен размером 0,5-3,0 мм [ № 2010104315 решение о выдаче патента на изобретение от 25.04.11].

Недостатком способа-прототипа является ограниченность наличия данного сорбента в связи с отсутствием его больших залежей.

Технической задачей изобретения является расширение ассортимента применяемых при очистке сточных вод от промышленных красителей природных сорбентов при сохранении высокой степени очистки.

Технический результат достигается тем, что в качестве сорбентов при очистке сточных вод от красителей применяют карбонатную породу с содержанием карбоната кальция, равным 41,95-49,50% (месторождения Курской области), которую измельчают до зерен 0,06-2,0 мм, перемешивают фазы в течение 30 минут.

Определен химический состав пород. Проанализированы образцы пород на содержание карбонатов кальция и магния комплексонометрическим методом; сульфат-ионов и оксидов железа и алюминия гравиметрическим методом; хлорид-ионы методом турбидиметрии. Найдено содержание нерастворимого в соляной кислоте остатка, а также измерена электропроводность насыщенного водного раствора карбонатных пород. Электропроводность определяли с помощью кондуктометра КСЛ-101. Полученные результаты химического состава изучаемой карбонатной породы представлены в таблице 1.

Таблица 1
Химический состав карбонатных пород
Месторождения отбора проб	Конышовский р-н	Медвенский р-н	Беловский р-н
Гранулометрический состав, % (сито 0,2-0,06)	73,37-68,49	88,13-79,84	79,91-74,85
Содержание влаги, %	9,6225	6,3125	0,365
Содержание СаСО 3 и MgCO3 в пересчете на СаСО3, %	49,50	41,95	48,21
Нерастворимый в HCl остаток	1,075	13,566	2,952
Содержание полуторных оксидов железа и алюминия	0,273	1,530	0,838
Водорастворимые вещества, %	3,1823	2,15997	1,165
Электропроводность, мкСм/см	79,04	88,26	78,33
Солесодержание в пересчете на NaCl, мг/л	37,22	41,59	36,87
Сульфат-ионы, %	0,00445	0,01403	0,00658
Хлорид-ионы, мг/л	0,005	0,0015	0,0025

Проведенный анализ сорбента показал, что большую долю изучаемого сорбента составляет кальцит.

Месторождения карбонатных пород Курской области отличаются низким содержанием нерастворимого остатка и высоким содержанием карбонатов.

Структурные и микроскопические характеристики изучаемых карбонатных пород определяли, используя поляризационно-интерференционный микроскоп BIOLAR по методу однородного поля. Исследования показали, что исходные породы слагаются тригональными кристаллами кальцита и ромбическими кристаллами доломита.

Опыты по очистке сточных вод от красителей проводили, используя модельные растворы красителей и сточные воды красильно-отделочного цеха трикотажного объединения «Сейм» (г.Курск).

Содержание красителей определяли спектрофотометрическим методом. С этой целью сняты спектры поглощения красителей в координатах: оптическая плотность (А) - длина волны ( ) на приборе СФ-26, выбраны длины вон максимального светопоглощения для катионного синего 2К - 610 нм, катионного красного 5Ж - 490 нм, кислотного ярко-зеленого - 670 нм, антрахинонового синего - 590 нм. Найдены границы подчинения растворов красителей основному закону светопоглощения - закону Бугра-Ламберта-Бера. В работе использован метод одноступенчатой статической сорбции.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. К модельному раствору красителя катионного синего 2К (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при =610 нм. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2
Эффективность очистки растворов от красителя катионного синего 2К (масса сорбента - m=0,3 г, объем раствора красителя - V=50 мл)
t, мин	1	5	10	20	25	30	60
Сост, мг/л	1,424-1,278	0,780-0,784	0,650-0,462	0,541-0,286	0,286-0,096	0	0
S, %	85,76-87,22	92,10-92,16	93,50-95,38	94,69-97,14	97,14-99,04	100	100

Как следует из полученных данных, после 30-минутного перемешивания фаз наблюдается 100%-ная сорбция красителя.

Пример 2. К модельному раствору красителя катионного красного 5Ж (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при =490 нм. Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3
Эффективность очистки растворов от красителя катионного красного 5Ж (m=0,5 г, V=50 мл)
t, мин	1	5	10	20	25	30	60
Сост, мг/л	0,681-0,504	0,504-0,402	0,402-0,170	0,320-0,120	0,070-0,068	0	0
S, %	93,19-94,96	94,96-95,98	95,98-98,30	96,80-98,81	99,30-99,32	100	100

Как следует из полученных данных, после 30-минутного перемешивания фаз наблюдается 100%-ная сорбция красителя.

Пример 3. К модельному раствору красителя антрахинонового синего (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при =590 нм. Результаты исследований представлены в таблице 4.

Таблица 4
Эффективность очистки растворов от красителя антрахинонового синего (m=0,25 г, V=50 мл)
t, мин	1	5	10	20	25	30	60
Сост, мг/л	3,579-2,720	2,747-1,20	1,210-0,779	0,825-0,327	0,410-0,124	0	0
S, %	64,21-76,08	72,53-88,00	87,69-92,21	91,75-96,73	95,90-98,76	100	100

Опыты показали, что полная (100%-ная) сорбция антрахинонового синего происходит после 30-минутного перемешивания.

Пример 4. К модельному раствору красителя кислотного ярко-зеленого (С₀=0,01 г/л) добавили карбонатную породу с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50%, измельченную до зерен размером 0,06-2,0 мм, перемешивали магнитной мешалкой. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа и определяли содержание красителя спектрофотометрическим методом, измеряя оптическую плотность растворов при =670 нм. Результаты исследований представлены в таблице 5.

Таблица 5
Эффективность очистки растворов от красителя кислотного ярко-зеленого (m=10,0 г, V=50 мл)
t, мин	1	5	10	20	25	30	60
Сост, мг/л	2,873-2,658	2,274-1,753	1,766-1,459	1,070-0,554	0,503-0,260	0,260-0	0
S, %	71,27-73,42	77,26-82,47	82,34-85,41	89,30-94,44	94,97-97,40	97,40-100	100

Опыты показали, что полная (100%-ная) сорбция кислотного ярко-зеленого происходит в течение 30-60 минут.

Полученные результаты исследований показали высокую адсорбционную способность карбонатной породы с содержанием карбоната кальция 41,95-49,50% по отношению к промышленным красителям из разных классов.

Предлагаемый способ сорбционной очистки сточных вод от красителей по сравнению с аналогом:

- расширяет ассортимент применяемых при очистке сорбентов;

- позволяет использовать в качестве сорбента местные карбонатные породы;

- достигает 100%-ной очистки от промышленных красителей разных классов (кислотные, катионные, антрахиноновые).