Лако-красочные материалы — производство

Методы очистки сточных вод и газовых выбросов обычно осно­вываются на принципах деструкции вредных примесей или их регенерации. Деструктивные методы очистки преду­сматривают разрушение вредных примесей или их перевод в не­токсичные продукты. Регенеративные методы основа­ны на улавливании и утилизации примесей. При выборе способа

Очистки во внимание обязательно принимаются экономические соображения. В большинстве случаев регенеративные методы очистки оказываются эффективными в случае очень высокого содержания примесей или их высокой стоимости.

Очистка сточных вод может осуществляться самыми раз­личными способами, к числу которых относятся:

Механические (отстаивание, фильтрование и осветле­ние);

Физико-химические, предусматривающие удаление загрязнений адсорбцией, экстракцией, коагуляцией и другими методами;

Химические, основанные на химических превращениях вредных веществ, в том числе их нейтрализации, окислении или конденсации; разновидностью этих способов является термиче­ский (сжигание), сводящийся к полному окислению органиче­ских примесей до диоксида углерода и воды; биохимические.

Для очистки газовых выбросов чаще других используются: физико-химические способы, в частности экстрагирование вредных примесей водой; каталитическое окисление; огневое обезвреживание.

При очистке газовых выбросов по первому из этих трех спо­собов образуются сточные воды, которые в свою очередь тре­буют очистки.

Использование метода каталитического окисления дает воз­можность полностью очистить газовые выбросы от таких при­месей, как «масляный альдегид, ацетон, метанол, этанол, пропа­нол, диацетоновый спирт, фенол, толуол, ксилол, уайт-спирит, изоцианаты, непредельные мономеры и др. Очень эффективным оказалось применение в этом методе очистки медно-хромового катализатора, состоящего из смеси хромата (60%) и хромита (30%) меди с добавками оксидов меди, хрома и кальция. Про­цесс окисления (до С02 и воды) большинства перечисленных выше веществ происходит при 250—350 °С.

Находят применение и другие катализаторы, в частности ка­тализатор М-2, представляющий собой смесь неблагородных ме­таллов с очень небольшими добавками платины (тысячные до­ли %). нанесенными на пористый металлический носитель.

Метод огневого обезвреживания газовых выбросов заклю­чается в непосредственном сжигании вредных органических при­месей при температурах от 800 до 1000 °С.

Применяются и комбинированные методы очистки, при кото­рых газовые выбросы последовательно подвергают очистке раз­личными способами. К их числу относится, например, довольно широко применяемая схема очистки, согласно которой часть примесей из газовых выбросов вначале экстрагируется водой, а затем оставшуюся часть подвергают каталитическому окисле­нию.

Биохимический способ очистки используется для очистки сточных вод, содержащих различные органические примеси, спо­собные к биохимическому окислению при наличии в сточных во­дах биогенных элементов (азота, фосфора, калия). Воды, на­правляемые на биохимическую очистку, не должны содержать нерастворимых олигомеров и масел, всплывающих на поверх­ность в процессе отстаивания. Обычно биохимическая очистка эффективна при сравнительно невысокой концентрации органи­ческих примесей, так как повышение их концентрации оказывает в большинстве случаев губительное действие на микроорганиз­мы. Поэтому очень часто сточные воды, направляемые на био­химическую очистку, предварительно разбавляют.

Склонность вещества к биохимическому окислению А (%) определяется отношением

—

Где БПКв — биологическая потребность в кислороде, т. е. количество кисло­рода, использованное в биохимических процессах окисления органических веществ, мг 02/мг вещества за определенное время (п—2; 5; 8; 10 или20сут); ХПК — химическая потребность в кислороде — количество кислорода, экви­валентное количеству расходуемого окислителя (бихромата) для окисления вещества, мгОг/мг вещества.

Путем биохимической очистки сточные воды могут быть очищены от таких примесей, как ацетон, изопропанол и бута — нол, эпихлоргидрин, резорцин, крезолы, дигидроксидифенилпро — пан, ароматические углеводороды, циклогексанон, стирол, ме — тилметакрилат, акриловая кислота, винилацетат, формальдегид, ацетальдегид и другие соединения. В зависимости от вида и концентрации вещества степень его извлечения из сточных вод может быть различной. Так, ацетон извлекается полностью и за довольно короткое время (-4244=100%), формальдегид (при концентрации 160 мг/л)—на 74, винилацетат — примерно на 60%.

Биохимическая очистка не может быть использована для извлечения акролеина, акрилонитрила, меламина, гексаметилен — диамина, алифатических углеводородов, а также тетрахлорида углерода, хлороформа и других соединений. Эти вещества либо неспособны к биохимическому окислению, либо сильно тормозят (даже при очень низких концентрациях) процесс развития мик­роорганизмов, или оказывают на них губительное действие. Так, тормозящее действие акролеина проявляется уже при его кон­центрациях в сточных водах >0,01 мг/л, гексаметилендиамина и акрилонитрила — соответственно при концентрациях 4 и 20 мг/л. Меламин вообще не способен к биохимическому окис­лению.

Механические методы очистки, в частности фло­тацию и фильтрацию, используют главным образом для удале­ния из сточных вод маслянистых веществ и остатков нераство­римых в воде олигомеров.

Физико-химические методы применяют для удале­ния из сточных вод самых различных веществ. Так, посредством коагуляции гидроксидом магния удаляют метил — и бутилмета- крилат; ацетальдегид можно удалять коагуляцией сульфатом алюминия. Адсорбция активированным техническим углеродом применяется для удаления ряда веществ, в том числе арома­тических аминов, акрилонитрила, циклогексанона, крезола, фе­нола и др.

Химические методы, применяемые для очистки сточ­ных вод, весьма разнообразны, что обусловлено главным обра­зом их составом. Для извлечения фенолов чаще других исполь­зуется окисление бихроматом в присутствии серной кислоты, протекающее по схеме:

С6Н5ОН+7К2Сг207+7Н2504 — —► 6СО2+7Н20+7Сг20з+7Кг504.

Возможно также обесфеноливание сточных вод оксидом мар­ганца:

СеН50Н+14Мп20з+28Н2504 —► 6С02+31Н20+28Мп504. (9.3)

Регенерация Мп203 происходит в результате протекания сле­дующих реакций:

Мп504+2Ка0Н —Мп(0Н)2+№2504, 2Мп(0Н)2+02 —2Н2Мп03, Н2МпОз+Мп (ОН) 2 —► Мп203+2Н20.

Этим способом удается очищать сточные воды не только от фенола, но также и от дигидроксидифенилпропана и алкилзаме — щенных одноатомных фенолов. Наилучших результатов (сниже­ние концентрации фенолов на 98,6—99,6%) удается достичь при исходной концентрации фенолов в сточных водах 1000 мг/л.

Для очистки сточных вод от формальдегида используется реакция его альдольной конденсации, относительно легко проте­кающая при температуре ^60 °С в присутствии щелочи:

О

■сн8—сн—.

І I ОН ОН н

И Т. д.

Конечным продуктом альдольной конденсации является гексоза.

Кроме того, формальдегид из сточных вод может извлекаться с помощью аммиака. Взаимодействие формальдегида с аммиа­ком, приводящее к образованию гексаметилентетрамина, про­текает по схеме:

Щелочь

6СНгО + 4ЫН3 ——— ► (СН2)в1М4 + 6Н20. (9.9)

Эта реакция даже при комнатной температуре протекает за полчаса. Если в составе сточных вод помимо формальдегида присутствуют фенол или карбамид, способ очистки заключается в проведении конденсации этих соединений с последующим от­делением образовавшегося олигомерного продукта. Меламин удаляется из сточных вод хлорированием. Для извлечения водо­растворимых сульфатов обычно используют гидроксид бария; кислые сточные воды нейтрализуют карбонатом магния или кальция. 4

Термический метод очистки используется для обезвреживания реакционной воды, образующейся при произ­водстве олигоэфиров, а также сточных вод в производстве неко­торых диановых эпоксидных олигомеров.

Как правило, ни одним из приведенных выше способов не удается полностью очистить сточные воды, что объясняется в ос­новном двумя факторами: различным характером примесей, одновременно присутствующих в сточных водах, требующих раз­личных методов очистки; невозможностью 100%-ного удаления большинства веществ из сточных вод даже при использовании оптимального способа очистки.

Поэтому на практике часто используют комбинирован — ные методы очистки, заключающиеся в последовательной обработке сточных вод различными способами, что, как прави­ло, обеспечивает наилучшие результаты. Так, в частности, если биохимическая очистка не обеспечивает полной очистки сточных вод, то их направляют далее на химическую доочистку (окисле­ние кислородом, озоном), фильтрацию, обработку коагулянтами И т. д.

При очистке сточных вод, одновременно содержащих фенол и формальдегид, часто используют комплексный метод, заключающийся в последовательном проведении операций кон­денсации фенола с формальдегидом и обесфеноливания (окисле­нием).

Для повышения эффективности биохимической очистки вод, содержащих некоторое количество легколетучих примесей, тор­мозящих этот процесс, иногда используют метод предваритель­ной продувки вод дымовыми газами или воздухом (с улавлива­нием и сжиганием отходящих газов).