СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЭФИРОВ ФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ
METHOD OF PURIFYING WATER FROM PHTHALIC ESTERS

Изобретение относится к области водоочистки и может быть использовано для получения питьевой воды высшего качества с улучшенными физико-химическими и органолептическими свойствами после ее бутилирования.
Известен способ очистки питьевой воды, включающий механическую, ионообменную, сорбционную очистку и электролиз в диафрагменном электролизере, при этом поток, выходящий из анодной камеры электролизера, подвергают обработке на анионообменном сорбенте, а поток, выходящий из катодной камеры электролизера, подвергают обработке на катионообменном сорбенте (патент РФ № 2371394, C02F 1/46, 27.10.2009). Способ позволяет получить воду высокого качества, но не может быть использован после бутилирования воды.
Кроме того, известен ряд патентов по использованию полимерных сорбентов для очистки воды.
3
Известен способ очистки воды путем контактного фильтрования через мелкозернистые слои различных материалов: кварц, уголь, кокс, стекло, полимеры, размер частиц фильтрующей загрузки 0,1-5 мм (патент Великобритании № 1340931, кл. B01D 29/08, 1973). Для удаления различных коллоидных примесей из воды предложено вводить в них AlCl и гранулы пористого полимера на основе олефинов и стирола (патент Японии № 51-13949, 91691, 1976).
Известно средство для абсорбции и последующего отделения нефтяных загрязнений с водной или твердой поверхности, выполненное в виде тканевого мелкосетчатого носителя, заполненного порошкообразным полимером бицикло(2,2,1)гептана-2 или его метиловой производной с размером частиц полимера 0,01-2 мм. В качестве ткани используют нейлон, полиэфир, полипропилен, вискозу, хлопок (заявка Франции № 2611146, кл. B01D, 1988).
Известен способ очистки сточных вод от органических соединений, в том числе от нефтепродуктов, путем их фильтрации через сульфированный сополимер стиролвинилизопропилбензола (авт.св. СССР № 916415, кл. C02F 1/28,1980).
Для повышения емкости при очистке воды от органических соединений предложено использовать хлорметилированный сополимер стирола и 15-25% дивинилбензола, обработанного этиленгликолем (авт.св. СССР № 1444307, кл. C02F 11/28, 1986).
Известен также адсорбент для очистки воды, полученный путем полимеризации стирола с последующим сшиванием полимера с помощью дивинилбензола, бутадиена, изопрена или хлорпрена (патент Японии № 52-23795, кл. B01D 15/00, 1977).
Аналогичные адсорбенты типа полисорбов рекомендовано использовать в технологии очистки воды от различных классов органических веществ, в том числе и растворенных в воде (Подлеснюк В.В. и Левченко Т.М. Химия и технология воды, 1983, № 5, с.305-315).
Все вышеуказанные способы очистки воды с использованием полимерных сорбентов используют твердые материалы, что приводит к невозможности использовать внутренние слои сорбента для накопления сорбированного вещества и тем самым обладают низкой эффективностью сорбции.
Авторам из патентной и научно-технической литературы не известен способ для очистки питьевой воды, использующий сорбент в форме геля с возможностью диффузии накопленных фталевых эфиров внутрь объема геля. Задачей настоящего изобретения является разработка способа очистки воды от эфиров фталевой кислоты, являющихся широко распространенными пластификаторами в производстве полимерной упаковки с целью повышения качества хранения напитков в пластиковой таре.
Поставленная задача решается тем, что предложен способ очистки воды от эфиров фталевой кислоты, включающий внесение в объем воды гидрофобного полиэтилсилоксана или полибутилсилоксана, предварительно активированного ультразвуковым воздействием частотой 20 кГц и мощностью 3 Вт в течение 3 ч, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полиалкилсилоксан
от 10<sup>-1</sup> - 2·10<sup>-2</sup>
вода
от 99,9 до 99,98
4
9
4
9
2
4
9
В результате получен гидрофобный гелевый сорбент, предназначенный для сорбции пластификатора из напитков в пластиковой упаковке, при изготовлении которой используют эфиры фталевой кислоты (пластификаторы). Сорбент гелевый гидрофобный представляет собой мутную бесцветную вязкую жидкость с отсутствием загрязнений и посторонних включений. Сорбент обладает селективными сорбирующими свойствами по отношению к эфирам фталевой кислоты, высокой скоростью сорбции, гидрофобностью и пищевой безопасностью. Формулы: брутто-формула - CH[-SiO(CH)-]nCH
2
5
2
5
2
2
5
CH[-SiO(CH)-]nCH
Относительная молекулярная масса - 5000.
Примеры конкретного осуществления изобретения приведены ниже.
Пример 1
Сорбцию в статических условиях проводили на силиконовые кольца, покрытые слоем полиэтилсилоксана, предварительно активированного ультразвуковым воздействием частотой 20 кГц и мощностью 3 Вт в течение 3 ч. Сорбционный материал помещали в стакан объемом 500 мл с модельным раствором эфиров фталевой кислоты с концентрацией 5 ррm объемом в 250 мл, периодически перемешивая, оставляли на 4 часа.
В таблице 1 приведено содержание фталатов (ррm) после сорбции активированным полиэтилсилоксаном (1) и неактивированным полиэтилсилоксаном (2).
Анализ проведен на газовом хроматографе Хром-5 с пламенно-ионизационным детектором. В работе использована стеклянная колонка 1,2 м·0,3 см с сорбентом Силохром, покрытым 10% неполярной фазы SP-2100. Температура термостата колонок при изотермическом режиме (200±2)°С или при программировании температуры 125-225°С со скоростью 12°С/мин, испарителя (230±2)°С, детектора (250±2)°С.
3
-12
Объемный расход газа-носителя (гелий) - 25, водорода - 40, воздуха - 400 см/мин. Скорость диаграммной ленты - 3 мм/мин. Чувствительность измерения хроматографа - (20-50)·10А. Продолжительность анализа - 28 мин.
Пример 2
3
-12
В бутилированную минеральную воду добавляли 0,03 мл полибутилсилоксана, предварительно активированного ультразвуковым воздействием частотой 20 кГц и мощностью 3 Вт в течение 3 ч. После 6 месяцев хранения провели определение фталатов и сравнили с той же водой без добавления сорбента. В таблице 2 приведено содержание эфиров фталевой кислоты (ppm) в минеральной воде в присутствии сорбента (1) и без его добавления сорбента (2). Анализ проведен на газовом хроматографе Хром-5 с пламенно-ионизационным детектором. В работе использована стеклянная колонка 1,2 м·0,3 см с сорбентом Силохром, покрытым 10% неполярной фазы SP-2100. Температура термостата колонок при изотермическом режиме (200±2)°С или при программировании температуры 125-225°С со скоростью 12°С/мин, испарителя (230±2)°С, детектора (250±2)°С. Объемный расход газа-носителя (гелий) - 25, водорода - 40, воздуха - 400 см /мин. Скорость диаграммной ленты - 3 мм/мин. Чувствительность измерения хроматографа - (20-50)·10 А. Продолжительность анализа - 28 мин. Преимуществом заявленного изобретения является возможность сорбции органических веществ внутрь объема гелевого сорбента, что увеличивает эффективную емкость материала и скорость поглощения эфиров фталевой кислоты.
Таблица 1.
Содержание фталатов (ppm) после сорбции активированным полиэтилсилоксаном (1) и неактивированным полиэтилсилоксаном (2)
Вещество
1
2
Диметилфталат
-
0,03
Метилэтилфталат
-
0,01
Диизобутилфталат
-
0,06
Дибутилфталат
0,2
1,94
Диоктилфталат
-
0,89
Таблица 2.
Содержание эфиров фталевой кислоты (ppm) в минеральной воде в присутствии сорбента (1) и без его добавления сорбента (2)
Пластификатор
Вода «Карачинская»
Вода «Омега»
Вода «Касмалинская»
1
2
1
2
1
2
Диметилфталат
-
0,04
-
0,12
-
0,26
Метилэтилфталат
-
0,02
-
-
-
0,02
Диизобутилфталат
-
0,71
-
0,29
-
0,08
Дибутилфталат
0,4
14,67
0,4
6,16
0,3
2,06