СПОСОБ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ КРАСИТЕЛЕЙ
METHOD OF SORPTION REMOVAL OF DYES FROM EFFLUENTS

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<sub>3</sub> и MgCO<sub>3</sub> в пересчете на СаСО<sub>3</sub>, %
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 (λ) 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.
0
Пример 1. К модельному раствору красителя катионного синего 2К (С=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 λ=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
С<sub>ост</sub>, 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.
0
Пример 2. К модельному раствору красителя катионного красного 5Ж (С=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 λ=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
С<sub>ост</sub>, 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.
0
Пример 3. К модельному раствору красителя антрахинонового синего (С=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 λ=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
С<sub>ост</sub>, 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.
0
Пример 4. К модельному раствору красителя кислотного ярко-зеленого (С=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 λ=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
С<sub>ост</sub>, 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).