Способ очистки сточных вод от диметилформамида
DIMETHYLFORMAMIDE WASTEWATER TREATMENT METHOD

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к способу очистки сточных вод от диметилформамида, и может быть использовано при обезвреживании сточных вод участка хромирования с применением водно-органического электролита, содержащего диметилформамид.
Известен способ адсорбционной очистки сточных вод от диметилформамида. Наиболее универсальными из адсорбентов являются активные угли. Описаны адсорбционные технологии извлечения ДМФА при помощи активированного угля. В статье [Краснова Т.А., Соловьев Н.В. Разработка адсорбционной технологии извлечения диметилформамида из сточных вод // Вода: химия и экология. - 2012. - №10. - С. 96-98.] проведено комплексное исследование адсорбции ДМФА из водных растворов активными углями различных марок.
Достоинством этого способа является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе.
Однако, адсорбционные методы удаления диметилформамида из сточных вод имеют ряд недостатков: они длительные по времени и требуют сложного аппаратурного оформления, кроме того, используя активные угли не получается реализовать безотходный процесс обезвреживания сточных вод, содержащих диметилформамид.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, описанный в патенте [Авторское свидетельство 244950 СССР, Способ очистки сточных вод от диметилформамида / Е.С. Ромадина, Г.Ф. Ксеневич, Г.Н. Бухаловская. - опубл. 28.05.69.]. В данном способе используется активный ил очистных сооружений нефтеперерабатывающей промышленности. При этом степень очистки может достигать 85%.
Преимуществами данного способа является высокая степень окисления диметилформамида в сточных водах (85%), по сравнению со способом, где используется активный ил без содержания культуры микроорганизмов, выделенных из активного ила очистных сооружений нефтеперерабатывающей промышленности (6,5%).
Недостатками указанного способа являются:
1) Длительный по времени процесс подготовки активного ила, который может занимать до месяца
2
3
2) Окисление диметилформамида в данном случае происходит до перехода аммонийного азота в нитратный азот (продукты окисления - СО, HNO, вода), что может привести к загрязнению сточных вод нитратами.
3) Невозможность применения данного способа для обезвреживания сточных вод гальванических производств.
Задачей изобретения является очистка от диметилформамида сточных вод участка водно-органического хромирования, позволяющая полностью обезвредить сточные воды и реализовать безотходное удаление диметилформамида путем его обезвреживания до нетоксичных продуктов.
2
2
2
Поставленная задача решается способом очистки сточных вод от диметилформамида путем окисления, при этом процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза или на Тi/IrO/β-РbО аноде, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании с продолжительностью процесса 3-5 часов, при рабочей плотности тока - 15-25 А/дм.
2
2
При окислении диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза снижается до 0 при начальной концентрации диметилформамида в растворе 3,15 г/л, а при окислении на Тi/IrO/β-РbО аноде концентрация снижается с 3,15 г/л до 0,0035 г/л. Данный процесс может быть рекомендован для удаления диметилформамида из промывных вод хлоридсодержащих электролитов водно-органического хромирования, поскольку полное удаление диметилформамида достигается его окислением образованным на аноде гипохлорит-анионом. Также процесс подходит для обезвреживания сточных вод участка осаждения покрытий сплавами из водно-диметилформамидного электролита, так как на катоде происходит восстановление хрома и других компонентов сплава из промывных вод участка водно-органического хромирования. Концентрацию диметилформамида в пробах до и после обезвреживания определяли методом газовой хроматографии и анализом паровой фазы над раствором, пробы отбирали через 30 минут, 1 час, 2 часа, 3 часа, 5 часов.
2
2
2
Зависимость концентрации ДМФА от времени электролиза представлена на фиг. 1. Электродеструкция ДМФА протекает с приблизительно одинаковой эффективностью как на β-PbO так и на BDD анодах. В процессе электролиза происходит полное обезвреживание диметилформамида до нетоксичных продуктов. Зависимости эффективности электродеструкции диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза и Тi/IrO/β-РbО аноде представлены на фиг. 2.
Реализацию предлагаемого изобретения иллюстрируют приведенные ниже примеры.
Пример 1
2
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 3 часа, плотность тока - 15 А/дм. При окислении диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза концентрация снижается до 0 при начальной концентрации диметилформамида в растворе 3,15 г/л. Как показано на фигуре 1, (кривая 1) где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 1), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %. Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава.
Пример 2
2
2
2
2
2
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на Тi/IrO/β-РbОаноде, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 4 часа, плотность тока - 20 А/дм. При окислении диметилформамида на Тi/IrO/β-РbО аноде концентрация снижается с 3,15 г/л до 0,0035 г/л. Как показано на фигуре 1 (кривая 2), где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 2), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %.
Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава.
Пример 3
2
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на аноде из допированного бором алмаза, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 5 часов, плотность тока - 25 А/дм. При окислении диметилформамида на аноде из допированного бором алмаза концентрация снижается до 0 при начальной концентрации диметилформамида в растворе 3,15 г/л. Как показано на фигуре 1 (кривая 1), где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 1), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %. Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава.
Пример 4
2
2
2
2
2
Процесс окисления диметилформамида проводят электролизом на Тi/IrO/β-РbО аноде, с медными катодами, процесс проводят при непрерывном механическом перемешивании, продолжительность электролиза 4,5 часа, плотность тока - 18 А/дм. При окислении диметилформамида на Тi/IrO/β-РbО аноде концентрация снижается с 3,15 г/л до 0,0035 г/л. Как показано на фигуре 1 (кривая 2), где по оси абсцисс время электролиза в часах, по оси ординат концентрация диметилформамида в сточных водах в г/л. Эффективность деструкции диметилформамида достигает 100%, как показано на фигуре 2 (кривая 2), где по оси абсцисс продолжительность электролиза в часах, по оси ординат эффективность деструкции диметилформамида в %.
Данный процесс можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-органического хромирования и осаждения сплавов хрома из водно-органического электролита, так как в процессе электролиза происходит катодное восстановление хрома и других металлических компонентов сплава. Предлагаемый способ обладают следующими преимуществами по сравнению с известным:
2
1) Происходит полное окисление диметилформамида до нетоксичных продуктов - СО, азота и воды.
2) Можно реализовать безотходное удаление диметилформамида, что нельзя сделать в случае с его биохимическим окислением.
3) Способ можно применять для обезвреживания сточных вод участка водно-диметилформамидного хромирования и осаждения сплавов хрома. При этом на аноде происходит полное окисление диметилформамида до нетоксичных продуктов и восстановление хрома и других компонентов сплава в металлическом виде на катоде.