Способ очистки воды от органических соединений

 

Сущность изобретения: обрабатывают сорбентом - стехиометричным комплексом общей формулы (см. чертеж), где Z=CH₂, CH₂NH, R = H, CH₃, n =11 - 15, m = 200 - 4500 X - H, или карбоксильная, или карбоксилатная, или фенилсульфокислотная, или аминная, или аммониевая, или алкилпиридиниевая группа, а Y - аммонийная, или сульфокислотная, или карбоксильная группа. Массовое соотношение сорбент: вода = 1 : (10 - 100). 3 табл.

Изобретение относится к процессам водоочистки и водоподготовки и может быть использовано для очистки сточных вод от органических соединений, а также для концентрирования, например, в аналитической химии.

Известен способ очистки сточных вод от органических соединений путем обработки из флокулянтом на основе полиэлектролитного комплекса, в качестве которого используют нестехиометричный комплекс полиакриламида с ПАВ солью алкилтриметиламмония [1] который вводят в количестве 0,2-0,8 мг/л.

Однако использованный поликомплекс является водорастворимым полимером, поэтому он может быть использован лишь как флокулянт минеральных и органических дисперсий и не может быть использован для очистки воды от растворимых органических примесей.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки воды от органических соединений путем обработки их сорбентом, в качестве которого используют сшитый сополимер стирола с дивинилбензолом полисорб [2] Однако используемый сорбент на смачивается водой, поэтому сорбционный активностью обладает только внешняя поверхность его частиц. Поэтому сорбционная емкость полисорба не высока и степень очистки воды от органических соединений не достаточна.

Целью изобретения является повышение степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки сточных вод от органических соединений путем обработки их сорбентом с последующими перемешиванием и отделением осадка в качестве сорбента используют стехиометрический комплекс общей формулы: --Z-() где Z=CH₂, CH₂NH, R=H, CH₃ n=11-15 m= 220-4500 где Х может быть атомом водорода, карбоксильной, карбоксилатной, фенилсульфокислотной, аминной, аммониевой, алкилпиридиниевой группой, а Y аммонийной, сульфокислотной, карбоксильной группой, а обработку сточных вод сорбентом проводят при соотношении сорбент: вода1:10 1:100.

Применяемый в качестве сорбента стехиометрический комплекс является продуктом взаимодействия полиэлектролита (ПЭ) и ПАВ.

В качестве ПЭ используют анионные (полиакриловая (ПАК), полиметакриловая (ПМАК) кислоты и их соли, полистиролсульфокислота (ПССК), гидролизованный полиакрилонитрил (ПАН) и т. д. ) или катионные (полидиметилдиаллиламмоний хлорид (ПДМДААХ), полиэтиленимин (ПЭИ), поли-N,N-диметиламино- этилметакрилат (ПДМАЭМА), поли-n-винилбензилтриметиламмоний хлорид (ПВБАХ), поли-4-винил-N-алкилпиридиний бромид (QПВП) и т.п.) полиэлектролиты.

В качестве ПАВ используют катионные (додецилтриметиламмоний бромид (ДТМАБ), тетрадецилтриметиламмоний бромид (ТДТМАБ), цетилтриметиламмоний бромид (ЦТМАБ), цетилпиридиний хлорид (ЦПХ) и т.п.) или анионные (додецилсульфат натрия (DSNa), цетилсульфат натрия (CSNa), соли жирных кислот и т.п.) поверхностно-активные вещества. Молекула ПАВ должна содержать не менее 1 алифатического или алкилароматического С₁₂-С₁₆ радикала. Характеристики ПЭ и ПАВ представлены в табл.1,2.

Примеры получения сорбентов стехиометрических комплексов.

П р и м е р 1. Комплекс полиметакрилата натрия и додецилтриметиламмоний бромида.

Раствор 0,005 г полиметакрилата натрия в 1 мл воды смешивают с раствором 0,014 г додецилтриметиламмоний бромида в 1 мл воды, при 20^о С. Выпавший в осадок комплекс отделяют декантацией и высушивают. Получают 0,017 г сорбента (выход 89,5% от теоретического).

П р и м е р 2. Комплекс ПМАК и цетилтриметиламмоний бромида (получение полимеризацией).

В 10 мл воды последовательно растворяют 0,364 г цетилтриметиламмоний бромида, 0 0,172 г метакриловой кислоты, 0,08 г гидроксида натрия и 3 10^-4 г персульфата калия. Полученный раствор помещают в стеклянную ампулу и пропускают через него азот в течение 30 мин. Ампулу запаивают и помещают в термостат при 80^о С. Через 36 ч ампулу охлаждают, вскрывают, отфильтровывают выпавший осадок на воронке Бюхнера и высушивают его до постоянного веса. Получают 0,294 г сорбента (выход 62% от теоретического).

П р и м е р 3. Комплекс ПАNa с тетрадецилтриметиламмоний бромидом.

Раствор 0,03 г полиакрилата натрия в 4 мл воды смешивают с раствором 0,09 г тетрадецилтриметиламмоний бромида в 5 мл воды при 40^о С. Выпавший осадок комплекса отделяют декантацией. Получают 0,12 г сорбента (выход 85,7% от теоретического).

П р и м е р 4. Комплекс гидрохлорида поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата и додецилсульфата натрия.

Раствор 0,45 г гидрохлорида поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилата в 5 мл воды смешивают с раствором 0,67 г додецилсульфата натрия в 5 мл воды. Выпавший осадок комплекса отделяют декантацией и высушивают. Получают 1,05 г сорбента (выход 93,8% от теоретического).

Остальные сорбенты получают аналогичным образом.

П р и м е р 5. Очистка воды от органических соединений.

К 10 мл насыщенного раствора бензола в воде (концентрация 0,08%) добавляют 50 мг сорбента, полученного по примеру 1, и перемешивают 15 мин. Сорбент отделяют от воды фильтрованием на воронке Бюхнера и определяют остаточное содержание бензола в воде методами газовой хроматографии и УФ-спектроскопии (0,005%). Этой же порцией сорбента обрабатывают очередные порции насыщенного раствора бензола в воде до прекращения процесса сорбции и определяют, таким образом, предельную сорбционную емкость сорбента по бензолу 12,8 ммоль/г.

Остальные примеры очистки воды выполняют аналогичным образом. Используемые сорбенты, параметры и показатели предлагаемого и известного способов приведены в табл.3.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ путем обработки сорбентом с последующим перемешиванием и отделением осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве сорбента используют стехиометрический комплекс общей формулы где Z CH₂, CH₂NH,

R H, CH₃;
n 11 15;
m 220 4500;
где Х Н или карбоксильная, или карбоксилатная, или фенилсульфокислотная, или аминная, или аммониевая, или алкилпиридиниевая группа;
Y аммонийная, или сульфокислотная, или карбоксильная группа.

и обработку ведут при массовом соотношении сорбент: вода 1 (10 100).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4