СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ФЕНОЛА И ЕГО ХЛОРПРОИЗВОДНЫХ
METHOD OF PURIFYING WASTE WATER FROM PHENOL AND CHLORINE DERIVATIVES THEREOF

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности оно касается способа очистки сточных вод, загрязненных фенолом и его хлорпроизводными, путем удаления из раствора твердых полимерных продуктов каталитического окисления фенолов пероксидом водорода.
Фенол и хлорфенолы относятся к наиболее распространенным и экологически опасным загрязнителям воды, оказывающим вредное воздействие на человека и животных из-за их токсичности и канцерогенности [В.Д.Демедюк и др. // Катализ в промышленности. 2003. №6. С.42-46; L.H.Keith, W.A.Telliard (1979): Priority pollutants: a prospective view. Environ. Sci. Technol. 13, 416-424].
2
2
Известные способы очистки водных стоков путем химического окисления приводят либо к минерализации органических молекул вплоть до полного превращения в СО и НО, либо превращают их в нерастворимые в воде полимерные соединения, легко удаляемые фильтрованием.
Известен способ удаления фенола и хлорфенолов путем превращения их в процессе каталитического окисления пероксидом водорода в присутствии пероксидазы хрена в нерастворимые полимерные соединения, отделяемые центрифугированием (рН 6-8, комнатная температура, 3 ч, конверсия фенолов 66.9-99.8%) [A.M.Klibanov, B.N.Alberti, E.D.Morris, L.M.Felshin // Journal of Applied Biochemistry 1980. №2. P.414-421]. Недостатком этого способа является использование в качестве катализатора труднодоступного и дорогостоящего природного фермента - пероксидазы.
В приведенном способе не приводится масса образующегося полимерного осадка, что не позволяет определить эффективность очистки за счет превращения фенолов в полимерные соединения.
Задача изобретения состоит в создании такого способа очистки сточных вод от фенола и его хлорпроизводных, в котором в качестве катализатора использовались бы недорогие и доступные соединения.
Для достижения указанной задачи каталитическое окисление фенола и его хлорпроизводных пероксидом водорода проводят в присутствии водорастворимых соединений фталоцианина железа - тетрасульфофталоцианина железа и октахлорида октакис(пиридиниометил)фталоцианина железа, которые берут в количестве 1,3-2,9 мол.%.
Реакцию проводят при температуре 20-25°С в течение 30 мин. После прибавления пероксида водорода из реакционного раствора выпадает осадок, который отфильтровывают, промывают водой, сушат и взвешивают.
Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1. Каталитическое окисление фенола (Р).
-3
-4
-3
К раствору 0.2 г (2.13·10 моль) фенола в 1000 мл воды добавляют при перемешивании раствор катализатора - 0.0252 г (0.284·10 моль) в 10 мл воды. К полученной смеси при перемешивании прибавляют 0,67 мл 30%-ного раствора пероксида водорода (6.4·10 моль). Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат при температуре 50°С. Фильтрат анализируют методом ВЭЖХ (ЖХ НР1100 с УФ-детектором, колонка zorbax Eclipse XDB-C8 4,6×150 мм, толщина неподвижной фазы - диметил-н-октилсилан - 5 микрон, элюент ацетонитрил (60%)-вода (40%), 1 мл/мин, внутренний стандарт - нафталин). Конверсия фенола составила 92%. Масса осадка 0,16 г (87% в расчете на прореагировавший субстрат).
Пример 2÷6. Каталитическое окисление 2-хлорфенола (2-СР), 4-хлорфенола (4-СР) и 2,6-дихлорфенола (2,6-DCP), а также смеси фенола (Р) и 4-хлорфенола (2-СР).
Реакцию проводили, как описано в примере 1, в присутствии разных катализаторов.
Количества реагентов, конверсия субстрата (η, %) и выход образовавшего полимерного продукта приведены в табл. В качестве катализаторов использовали замещенные фталоцианины железа, содержащие как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные заместители: тетрасульфофталоцианин железа (I) и октахлорид октакис(пиридиниометил)фталоцианин железа (II).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет легко удалять из водных растворов значительную часть (более 80%) загрязняющих их фенола и его хлорпроизводных путем фильтрования образующихся после окисления пероксидом водорода нерастворимых полимерных соединений с использованием в качестве катализаторов доступных и недорогих водорастворимых производных фталоцианина железа.
Таблица
№№ примеров
Выделяемое соединение (ВС)
Кол-во ВС, г
Кол-во ВС, моль ·10<sup>3</sup>
Катализатор (КТ)
Кол-во КТ, мол. %
Н<sub>2</sub>О<sub>2</sub>, мл (30%-ного)
Н<sub>2</sub>О<sub>2</sub>, моль ·10<sup>3</sup>
η, %
Кол-во осадка, г
Выход осадка, %
1
Р
0.2
2.13
I
1.3
0.67
6.4
92
0.16
87
2
2-СР
0.257
2.0
I
1.5
0.63
6.0
90
0.196
85
3
4-СР
0.283
2.13
I
1.3
0.67
6.4
97
0.258
94
4
4-СР+Р (1:1)
0.223
2.0
I
1.4
0.63
6.0
92
0.176
86
5
2,6-DCP
0.348
2.13
I
2.7
1.34
12.8
98
0.281
82
6
4-СР
0.1
0.78
II
2.9
0.37
3.5
90
0.08
89
7
2,6-DCP
0,1
0.61
II
2.4
0.23
2,2
99
0,08
81