PL161106B1 - Sposób oczyszczania ługów pomydlanych zawierających glicerynę - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania ługów pomydlanych zawierających glicerynę, w którym ługi te poddaje się zakwaszeniu kwasem siarkowym lub solnym oraz w którym wykorzystuje się zabieg koagulacji zanieczyszczeń za pomocą siarczanu glinu, przy czym skoagulowany osad odsącza się i przesącz odparowuje oddzielając następnie glicerynę od wytrąconych soli, znamienny tym, że zakwaszenie ługów pomydlanych prowadzi się do uzyskania pH do 6,5, po czym niezneutralizowaną masę poddaje się koagulacji dodając do niej wodny roztwór siarczanu glinu aż do uzyskania pH 5,8 do 4,8, a następnie do tej mieszaniny dodaje się flokulant i powstałą zawiesinę ostrożnie, by nie zniszczyć struktury osadu przekazuje się na filtry, a przesącz poddaje się wprost odparowaniu i oddziela wytrąconą sól.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania ługów pomydlanych zawierających glicerynę otrzymywanych w wyniku wysalania mydła z mieszaniny do zmydleniu tłuszczu ługiem. W sposobie tym ługi pomydlane poddaje się zakwaszeniu kwasem siarkowym lub solnym oraz wykorzystuje się w nim zabieg koagulacji zanieczyszczeń za pomocą siarczanu glinu. Uzyskany osad odsącza się, a przesącz zagęszcza i wykrystalizowuje z niego sole.

Gliceryna powstaje jako produkt uboczny w procesie otrzymywania mydła metodą hydrolizy alkalicznej tłuszczów. W wyniku procesu technologicznego otrzymuje się mydło oraz tzw. ługi pomydlane o zawartości 5-10% gliceryny oraz 5-15% soli kuchennej. Podstawową metodą przerobu ługów pomydlanych jest ich oczyszczanie chemiczne, a następnie zatężanie z wydzieleniem większości soli w formie krystalicznej. Produkt surowy zawiera 80% gliceryny ok. 10,5% soli oraz 1-2% zanieczyszczeń organicznych. Według dotychczasowej technologii opisanej w literaturze (Poradnik inżyniera, Przemysł tłuszczowy, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1976, str. 373; Mangold K. H., Keading J. Abwasserreinigung in der chemischen und artverwandten Industrie, Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig 1973, str. 76; Ullmann's Enzyklopedie der technischen Chemie, Urban und Schwarzenberg Verlag, 1976, str. 581), jak również stosowanej w praktyce przemysłowej, proces oczyszczania chemicznego prowadzi się najczęściej przy pomocy siarczanu glinu. Działanie tego odczynnika interpretowane jest jako stącanie mydeł glinowych w wyniku reakcji jonów glinu z resztkami mydeł sodowych obecnych w roztworze. Powstający osad dodatkowo adsorbuje także część innych zanieczyszczeń organicznych, odpowiedzialnych za barwę i zapach.

Poszczególne etapy procesu przebiegają w sposób następujący:

1. wykwaszanie ługów stężonym kwasem siarkowym do pH 3-3,5. Etap ten ma na celu neutralizację resztkowej alkaliczności ługów pomydlanych, rozłożenie pozostałych mydeł i wydzielenie warstwy kwasów tłuszczowych. Kwasy te, w ilości 1-2 kg/t są odpadem produkcyjnym o małej wartości użytkowej;

2. alkalizacja I za pomocą stałego węglanu sodowego lub roztworu NaOH do pH 7-7,5, a nawet 9;

3. strącanie mydeł glinowych - dodaje się stężony ok. 20% roztwór siarczanu glinu, pH końcowe wynosi 7-7,5 lub 4,5 (wg danych radzieckich);

4. filtracja I - oddzielenie osadu mydeł glinowych, wraz z zanieczyszczeniami, na prasie filtracyjnej;

161 106 3

5. alkalizacja II - wytrącenia nadmiaru jonów glinowych w postaci wodorotlenku za pomocą stałego NaaCCb;

6. filtracja II - oddzielenie osadu związków glinu;

7. zatężanie oczyszczonych ługów pomydlanych połączone z odbiorem wydzielającej się soli.

W tym znanym procesie powstają następujące odpady:

a) kwasy tłuszczowe z etapu wykwaszania surowych ługów, zebrane w formie kożucha i nie nadające się do otrzymywania pełnowartościowych mydeł. Zawierają one znaczną ilość kwasów niskocząsteczkowych oraz częściowo utlenionych tzw. oksykwasów;

b) placki filtracyjne z pras, zawierające głównie nierozpuszczalne sole glinu oraz substancje organiczne pochodzenia naturalnego;

c) sól (NaCl) z wyparek próżniowych w formie mazistej, która często jest usuwana jako odpad z powodu zbyt dużej zawartości zanieczyszczeń organicznych. Sól ta zawiera ok. 6% gliceryny;

d) dodatkowo w wyniku odstawania surowych ługów pomydlanych powstaje tzw. błoto pomydlane w ilości ok. 5% całkowitej masy ługów. Odpad ten, zbierany okresowo, zawiera zwiększoną ilość zanieczyszczeń organicznych w postaci koloidalnej i wymaga specjalnych metod oczyszczania.

Wyżej opisany przebieg procesu technologicznego wykazuje szereg niedogodności. Powstają w nim bowiem dwa różne rodzaje produktów odpadowych wymienione wyżej w punktach a) oraz d). Ponadto stosuje się nadmiar koagulanta glinowego, w wyniku czego konieczne jest wytrącenie nadmiaru jonów glinu przez zastosowanie alkalizacji II. Także sól wydzielająca się podczas zagęszczania przesączu ma postać mazistą. Zawiera ona około 6% gliceryny, której w praktyce przemysłowej nie oddziela się od osadu, gdyż mazista postać tego produktu utrudnia jego przemywanie i sączenie. Sól ta z uwagi na zawarte w niej zanieczyszczenia nie jest w praktyce zawracana do operacji wysalania mydła. Stanowi więc ona także bezużyteczny odpad szkodliwy dla środowiska.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu oczyszczania ługów pomydlanych, aby nie powstawały w nim odpady uciążliwe dla środowiska i aby rozpuszczalne w wodzie substancje pomocnicze zawracane były do procesu.

Zadanie to zostało według wynalazku rozwiązane w ten sposób, że zakwaszenie surowych ługów pomydlanych prowadzi · się do uzyskania pH 6 do 6,5, po czym nie zneutralizowaną masę o tej wartości pH poddaje się od razu koagulacji dodając do niej wodny roztwór siarczanu glinu aż do uzyskania pH 5,8 do 4,8, a następnie do tej mieszaniny dodaje się flokulant i powstałą zawiesinę ostrożnie, by nie zniszczyć struktury osadu, przekazuje się na filtry, najkorzystniej stosując przepływ laminarny, a przesącz poddaje się wprost odparowaniu oddzielając wytrącaną sól, którą zawraca się do zabiegu wysalania mydła.

Jak z powyższego wynika, w sposobie według wynalazku, zakwaszenie surowych ługów pomydlanych prowadzi się do wyższych wartości pH niż to czyniono dotychczas. W tych warunkach kwasy tłuszczowe zawarte w tych ługach nie zostają wydzielone. Zakwaszone ługi pomydlane bez jakiejkolwiek neutralizacji poddawane są koagulacji za pomocą siarczanu glinu w obecności koagulanta organicznego, zwłaszcza o charakterze niejonowym. Proces koagulacji przebiega najkorzystniej przy temperaturze od 50 do 80°C. Przy prowadzonej w takich warunkach koagulacji uzyskuje się łatwy do odsączenia osad. Przed wprowadzeniem na filtry zawiesiny nie należy poddawać jakimkolwiek intensywnym ruchom, zwłaszcza turbulencji. Przemieszczanie zawiesiny najkorzystniej prowadzi się w warunkach przepływu laminarnego, w przeciwnym bowiem razie osad traci swe korzystne właściwości, trudno ulega sączeniu i przechodzi z powrotem w postać koloidalną.

Prawidłowo, a więc ostrożnie podana na filtry zawiesina pozwala na uformowanie się porowatego placka filtracyjnego łatwego do przemycia, jak również klarownego przesączu, który może bez jakiejkolwiek neutralizacji zostać poddawany zagęszczeniu na wyparce, zwłaszcza próżniowej. Podczas zagęszczania wydziela się biała sól, którą po przemyciu małą ilością wody w celu oddzielenia gliceryny, można zawrócić do operacji wysalania mydła.

W charakterze odpadu powstaje w sposobie według wynalazku jedynie placek pofiltracyjny zawierający wszelkie zanieczyszczenia w postaci nierozpuszczalnej w wodzie. Placek ten jest całkowicie nieszkodliwy dla środowiska. Jako składniki nieorganiczne zawiera on nierozpuszczalne związki glinowe. Ich ilość są znikome. Całkowita ilość oddzielonego wilgotnego osadu wynosi bowiem jedynie około 0,7-1,5% wagowych w stosunku do przerabianych wód gliceryno4 161 106

Powyższe korzystne wyniki osiąga się w sposobie według wynalazku dzięki użyciu odmiennych - niż w znanych sposobach - wartości pH podczas zakwaszania i koagulacji. Optymalny zakres pH procesu koagulacji siarczanem glinu wiąże się z możliwością powstawania zasadowych soli ze skłonno^śd^{ą d}o jaohmeryzacjL W lodowisku k:waśn^ym (p^H~3) występują gtównie ^jony [A^l(^H2^O)e]⁺³, w miarę wzrostu pH powstają jedno i dwuhydroksy jony [Al(H2O)sOH]⁺², [A1(H2O)4(OH)2]⁺. Począwszy od pH 5 shydratyzowane jony glinu wykazują tendencję do polimeryzacji, tworząc 6 lub 8-członowe jony kompleksowe typu [Ale(OH)is]+³, [Ale(OH^o]⁺⁴. Te właśnie jony o silnym ładunku dodatnim biorą zasadniczy udział w procesie koagulacji. Przy wartościach pH wyższych od 7 w przewadze występuje obojętny wodorotlenek glinu Al(H2O)3(OH)3, a następnie gliniany np. [Al(OH)4]” nie wykazujące własności koagulujących.

O efektywności oczyszczania metodą koagulacji decyduje nie tylko wytworzenie dużej liczby aktywnych, polimerycznych jonów glinu, ale również ich następna aglomeracja zwana flokulacją. W tym etapie bardzo pomocne są flokulanty organiczne o charakterze niejonowym lub anionowym. Do^date^k je^dnego z t^yc^h flo^antów w doto ⁵⁰-2M g/m³ (3-12 g/m³ sufctancp aktywuj) wybitnie polepsza proces kłaczkowania zawiesiny, przyspiesza klarowanie wód i ułatwia filtrację.

Ze względu na mechanizm koagulacji, wymagający szybkiej, częściowej hydrolizy siarczanu glinu i adsorbcji na cząsteczkach zanieczyszczeń, proces najlepiej przebiega w temperaturze podwyższonej, w zakresie 50-90°C.

Przykład I. Koagulacji poddano ługi pomydlane o następującej charakterystyce.

zawartość gliceryny 8,33% wagowych zawartość popiołu 13,05% wagowych nielotne substancje organiczne 0,85% wagowych barwa E\io 16 alkaliczność 0,35 wal/dm³ gęstość liBg/cnT*

Ługi te doprowadzono do pH = 6,5 przez dodatek około 8,5 cm³ stężonego kwasu siarkowego na 1 dm³ ługów. Pobrano 1 dm³ tych ługów i ogrzano je do 60°C, a następnie przy silnym mieszaniu mechanicznym dodano 10 cm³ 7% wodnego roztworu siarczanu glinu. Całość mieszano jeszcze 5 minut, po czym przy powolnym mieszaniu dodano 10 cm3 0,66% wodnego roztworu flokulanta niejonowego o nazwie handlowej „Rokrysol WF 1“, produkcji Nadodrzańskich Zakładów Przemysłu Organicznego „ROKITA! Po dalszych 5 minutach mieszania roztwór pozostawiono w spokoju w ciągu 30 minut. Wydzielił się obfity, kłaczkowaty osad o objętości około 20%, który łatwo dawał się odsączyć na filtrze próżniowym. Wartość pH przesączu wynosiła 5,80, barwa E41 o — 0,16, a nielotna pozostałość organiczna wynosiła 0,25%. Masa wydzielonego osadu w stanie mokrym wynosiła 0,7% masy użytych wód glicerynowych. Po przemyciu małą ilością wody i wysuszeniu osad zawierał 30% suchej pozostałości, a ta z kolei zawierała 25% popiołu. Oczyszczone wody glicerynowe zatężono na wyparce próżniowej na wrzącej łaźni wodnej. Otrzymano dwie dobrze rozdzielone fazy: glicerynę zatężoną .w ilości 75 g o zawartości 79% gliceryny i 10,5% popiołu oraz sól krystaliczną w ilości 156 g, o zawartości gliceryny 15,4% oraz popiołu 78,3%. Zawartość gliceryny we frakcji solnej po przemyciu małą ilością wody i odessaniu na filtrze próżniowym spadła do 0,8%. Sól po wysuszeniu miała postać białego, sypkiego proszku. Sól ta nadaje się do użycia w procesie wysalania mydła.

Przykład II. Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tą różnicą, że oczyszczaniu poddano ługi pomydlane z dodatkiem 20% wagowych błota pomydlanego. Dawkę koagulanta zwiększono do l,lg/dm³ siarczanu glinu, a dawkę flokulanta - do 100mg/dm³. Koagulację prowadzono w zakresie pH 6,2-5,4. Barwa roztworu oczyszczonego spadła do wartości E410 = 0,15, zawartość nielotnych substancji organicznych zmniejszyła się od początkowej wartości = 0,95% do 0,20%. Objętość sedymentacyjna wydzielonych osadów wyniosła 28%.

Z powyższego wynika, że efektywność oczyszczaniu w przypadku wód glicerynowych z dodatkiem błota pomydlanego nie uległa zmniejszeniu w stosunku do efektywności oczyszczania wód bez dodatku błota.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patento we

   1. Sposób oczyszczania ługów pomydlanych zawierających glicerynę, w którym ługi te poddaje się zakwaszeniu kwasem siarkowym lub solnym oraz w któiyrri wykorzystuje się zabieg koagulacji zanieczyszczeń za pomocą siarczanu glinu, przy czym skoagulowany osad odsącza się i przesącz odparowuje oddzielając następnie glicerynę od wytrąconych soli, znamienny tym, że zakwaszenie ługów pomydlanych prowadzi się do uzyskania pH do 6,5, po czym niezneutralizowaną masę poddaje się koagulacji dodając do niej wodny roztwór siarczanu glinu aż do uzyskania pH5,8 do 4,8, a następnie do tej mieszaniny dodaje się flokulant i powstałą zawiesinę ostrożnie, by nie zniszczyć struktury osadu przekazuje się na filtry, a przesącz poddaje się wprost odparowaniu i oddziela wytrąconą sól.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytrąconą sól zawraca się do procesu wysalania mydła.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że koagulacją i flokulację osadu przeprowadza się przy temperaturze 50 do 80°C.