PL178399B1 - Sposób utleniania siarczków w ściekach zawierających fenole lotne - Google Patents

Abstract

1. Sposób utleniania siarczków w ściekach zawierających fenole lotne podchlorynem sodowym, znamienny tym, że utlenianie prowadzi się w kolumnie wypełnionej katalizatorem niklowym na złożu stacjonarnym, przy czym ścieki i roztwór podchlorynu wprowadza się do kolumny współprądowo w taki sposób, aby potencjał utleniająco-redukcyjny mieszaniny reakcyjnej mierzony na wyjściu z kolumny za pomocą elektrod platynowej i kalomelowej wynosił -50 mV do -350 mV, a obciążenia katalizatora ściekami w przeliczeniu na jony siarczkowe nie przekraczało 0,003 mg S'2/min*g katalizatora i temperatura mieszaniny wynosiła 0-20°C.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób utleniania siarczków w ściekach zawierających fenole lotne. Ścieki takie powstają w koksowniach, gazowniach i zakładach chemicznych.

Znany sposób utleniania siarczków w ściekach zawierających równocześnie inne związki nieorganiczne i substancje barwne polega na tym, że ścieki zakwasza się kwasem siarkowym do pH ok. 1,5 i w podwyższonej temperaturze odpędza za pomocą powietrza wydzielający się gazowy siarkowodór, który absorbuje się w roztworze podchlorynu sodowego w środowisku alkalicznym. Wydajność utleniania siarczków wynosi 97-98%.

Wadą tego sposobu jest konieczność rozkładu siarczków z pośrednim wydzieleniem siarkowodoru ze ścieku, silnie korozyjne warunki reakcji i duża ilość powstającej siarki elementarnej, która utrudnia pracę kolumny.

Z europejskich opisów patentowych nr 211530, 397342 znane jest zastosowanie katalizatora niklowego do rozkładu związków utleniających takich jak podchloryn sodowy i nadtlenek wodoru i zastosowanie tego procesu do obróbki ścieków. Stosowanie podchlorynu sodowego, który wytwarza tzw. aktywny chlor do obróbki ścieków zawierających lotne fenole powoduje powstanie uciążliwych produktów ubocznych.

Jak pisze H.R. Eisenhauer w Journal WPCF, 1964, nr 9, str. 1116-1128 działanie podchlorynu sodowego na fenol zawarty w ściekach w temperaturze 50°C, przy pH 4 oraz równoczesne ich napowietrzanie powoduje powstawanie chlorofenoli. Powstające w procesie chlorofenole mają silniejsze właściwości toksyczne niż niepodstawione fenole, są biologicznie trudno rozkładalne, są silnymi toksynami dla osadu czynnego w oczyszczalniach biologicznych i nadają ściekom charakterystyczny, nieprzyjemny zapach. Z tego powodu bezpośrednie utlenianie ścieków siarczkowych zawierających równocześnie fenole lotne za pomocą podchlorynu sodowego w praktyce niemożliwe.

Nieoczekiwanie okazało się, że utleniając ścieki siarczkowe zawierające fenole lotne przy użyciu podchlorynu sodowego sposobem według wynalazku uzyskuje się pełne utlenienie siarczków przy wytworzeniu minimalnej ilości chlorofenoli.

Sposób według wynalazku polega na utlenianiu siarczków w ściekach zawierających fenole lotne przy użyciu podchlorynu sodowego w obecności katalizatora niklowego na złożu stacjonarnym, przy czym ścieki i roztwór podchlorynu wprowadza się współprądowo tak, aby potencjał utleniająco-redukcyjny mieszaniny reakcyjnej mierzony na wyjściu z kolumny przy zastosowaniu elektrod platynowej i kalomelowej wynosił od -50 mV do -350 mV. Obciążenie katalizatora ściekami w przeliczeniu na jony siarczkowe nie powinno przekraczać 0,03 mg S‘²/min*g katalizatora. Reakcję prowadzi się w temperaturze 0-20°C. W procesie stosuje się

178 399 katalizator niklowy zawierający 0,5 do 40% niklu, lub związków niklu w przeliczeniu na metal. Katalizator może występować w postaci kulek, prętów, wałków, drażetek.

Utlenianie siarczków podchlorynem sodowym w proponowanych warunkach zachodzi w dwóch równocześnie przebiegających procesach: katalizowanym i niekatalizowanym. W procesie niekatalizowanym utlenianie siarczków jest reakcją równoległą do reakcji elektrofilowego chlorowania fenolu. W procesie katalizowanym podchloryn sodowy utlenia nikiel i związki niklu dwuwartościowego do nadtlenowodorotlenku niklu, który jako silny utleniacz utlenia siarczki do siarki elementarnej i siarczanów, jednocześnie redukując się do związków niklu dwuwartościowego. W kolumnie reakcyjnej wypełnionej katalizatorem siarczki ze ścieków utleniają się zarówno na powierzchni katalizatora pod wpływem nadtlenowodorotlenku niklu (o bliżej nie ustalonym składzie, często oznaczonym różnymi wzorami: NiO2, N12O3, N13O4) jak i w przestrzeni granulkami katalizatora w fazie ciekłej pod wpływem podchlorynu sodowego. Obecne w ścieku fenole pod wpływem podchlorynu sodowego częściowo ulegają utlenieniu i chlorowaniu do mieszaniny mono- i dichlorofenoli. Fenole na powierzchni katalizatora pod wpływem nadtlenowodorotlenku niklu ulegają utlenieniu, którego końcowym produktem jest dwutlenek węgla. Pod wpływem nadtlenowodorotlenku niklu fenole nie ulegają chlorowaniu z wytworzeniem chlorofenoli.

Sposób według wynalazku ilustruje, nie ograniczając jego zakresu, poniższy przykład.

Przykład. Ścieki o zawartości siarczków 72,8 mg/dn3 i fenoli 130,5 mg/dm³ w temperaturze 8-10°C podaje się pompką perystaltyczną na dół kolumny wypełnionej katalizatorem niklowym zawierającym 19%o niklu, z prędkością 0,122 cm3/min*cm3 złoża (18 cm3/min). Jednocześnie do kolumny tłoczy się podchloryn sodowy o zawartości 67,37 g Cb/dm z szybkością 0,00112 cm3/min*cm3 złoża (0,1656 cm/min). Potencjał utleniająco-redukcyjny mierzono na wyjściu z kolumny przy pomocy elektrod platynowej i kalomelowej wynosił -200 mV. Uzyskano ścieki zawierające 2,4 mg/dm siarczków (96,7% wydajności utleniania siarczków) i 124,5 mg/dm fenoli. Nie wykryto chlorofenoli (z wykrywalnością na poziomie 2 mg/dm).

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób utleniania siarczków w ściekach zawierających fenole lotne podchlorynem sodowym, znamienny tym, że utlenianie prowadzi się w kolumnie wypełnionej katalizatorem niklowym na złożu stacjonarnym, przy czym ścieki i roztwór podchlorynu wprowadza się do kolumny współprądowo w taki sposób, aby potencjał utleniająco-redukcyjny mieszaniny reakcyjnej mierzony na wyjściu z kolumny za pomocą elektrod platynowej i kalomelowej wynosił 50 mV do -350 mV, a obciążenia katalizatora ściekami w przeliczeniu na jony siarczkowe nie przekraczało 0,003 mg S'²/min*g katalizatora i temperatura mieszaniny wynosiła 0-20°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że katalizator niklowy na złożu stacjonarnym zawiera 0,5-40% niklu lub związków niklu w przeliczeniu na metal.