Изобретение относится к очистке сточных вод от фенолов и может быть применено в химической, фармацевтической, коксохимической, целлюлозно-бумажной, лакокрасочной, горнодобывающей промышленности, в частности для доочистки низкоконцентрированных фенольных сточных вод. The invention relates to the treatment of wastewater from phenols and can be used in the chemical, pharmaceutical, coke, pulp and paper, paint and varnish, mining industries, in particular for the purification of low-concentration phenolic wastewater.
Известен способ очистки сточных вод от различных примесей в поле гальванического элемента [1]
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод, содержащих 0,25-5,0 г/л фенола, электролизом в стеклянной ячейке типа ЯСЭ-1 с платиновыми электродами [2] Процесс ведут при комнатной температуре в течение 30 мин при плотности тока 2,5 А/дм2 с использованием каталитической добавки обводненной двуокиси марганца MnO2n х H2O в количестве 40,0 г/л и электропроводных добавок сульфата и хлорида натрия в количестве 2,0 г/л. При исходной концентрации фенола 250,0 мг/л степень очистки достигает 63,0% при остаточной концентрации 40,9 мг/л.A known method of wastewater treatment from various impurities in the field of a galvanic cell [1]
Closest to the proposed invention is a method of treating wastewater containing 0.25-5.0 g / l phenol by electrolysis in a glass cell of the YaSE-1 type with platinum electrodes [2] The process is carried out at room temperature for 30 minutes at a current density 2.5 A / dm 2 using a catalytic additive of watered manganese dioxide MnO 2 n x H 2 O in an amount of 40.0 g / L and conductive additives of sulfate and sodium chloride in an amount of 2.0 g / L. At an initial phenol concentration of 250.0 mg / L, the degree of purification reaches 63.0% with a residual concentration of 40.9 mg / L.
Недостатки известного способа недостаточная степень очистки сточных вод от окисляемых веществ, а также расход электроэнергии, использование в качестве электродов дорогостоящего материала платины, значительные временные затраты на приготовление катализатора обводненной двуокиси марганца MnO2n х H2O (несколько суток).The disadvantages of this method are the insufficient degree of purification of wastewater from oxidizable substances, as well as the consumption of electricity, the use of expensive platinum material as electrodes, the significant time spent on the preparation of a catalyst for water-saturated manganese dioxide MnO 2 n x H 2 O (several days).
Цель изобретения повышение степени очистки сточных вод от фенола. The purpose of the invention is to increase the degree of wastewater treatment from phenol.
Сущность изобретения заключается в том, что процесс очистки сточных вод, содержащих фенол, осуществляется с использованием в качестве марганецсодержащего катализатора пиролюзита, являющегося анодом, а катодом служат перфорированные пластины из нержавеющей стали. Фенольную сточную воду восходящим потоком пропускают через два последовательно соединенных стеклянных реактора, в которых загружен секционно уложенный марганецсодержащий катализатор окисления пиролюзит. Отдельные секции загрузки представляют собой электрохимические ячейки, в которых насыпным анодом является пиролюзит, разделенный катодами перфорированными стальными пластинами. При прохождении фенольной сточной воды через слой загрузки в реакторе возникает цепь последовательно соединенных гальванических элементов, количество которых равно числу насыпных анодов. Напряжение разомкнутой цепи гальванических элементов составляет 0,6-0,7 В. В этих условиях процесс электрокаталитической очистки сточных вод от фенола идет до образования диоксида углерода и воды. Электрокаталитическая обработка сточной воды, содержащей фенол в количестве 4-200 мг/л, в поле гальванического элемента реактора с секционной загрузкой анода катализатора пиролюзита, разделенного катодами пластинами из нержавеющей стали, позволяет в течение 1,0-1,5 ч снизить содержание фенола в воде до 0,001 мг/л, т.е. до предельно допустимой концентрации (ПДК). Время контакта сточной воды с загрузкой 1 реактора 40 мин. Высота слоя насыпного анода (1 электрохимической ячейки) 6 см. Температура протекания процесса 20±5оС. В качестве анода катализатора используется пиролюзит ТУ 14-19-157-48, размер гранул 1-2 мм, в качестве катода пластины из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Имитатором фенолсодержащей сточной воды служит дистиллированная вода с концентрацией фенола 4, 10, 200 мг/л и электропроводной добавкой хлорида натрия в количестве 0,5 г/л.The essence of the invention lies in the fact that the purification process of wastewater containing phenol is carried out using pyrolysite, which is the anode, as the manganese-containing catalyst, and perforated stainless steel plates serve as the cathode. Phenolic wastewater is passed upstream through two series-connected glass reactors in which a stacked manganese-containing pyrolusite oxidation catalyst is loaded. Separate loading sections are electrochemical cells in which the bulk anode is pyrolusite separated by cathodes perforated steel plates. When phenolic wastewater passes through the loading layer, a chain of series-connected galvanic cells arises in the reactor, the number of which is equal to the number of bulk anodes. The open circuit voltage of the galvanic cells is 0.6-0.7 V. Under these conditions, the process of electrocatalytic treatment of wastewater from phenol proceeds to the formation of carbon dioxide and water. The electrocatalytic treatment of wastewater containing phenol in an amount of 4-200 mg / l in the field of the galvanic cell of the reactor with a sectional loading of the anode of the pyrolusite catalyst separated by cathodes with stainless steel plates allows reducing the phenol content in 1.0-1.5 hours water up to 0.001 mg / l, i.e. to the maximum permissible concentration (MPC). The contact time of wastewater with a load of 1 reactor 40 minutes The height of the bulk anode layer (electrochemical cell 1) 6 cm. Process flow temperature 20 ± 5 ° C. The used pyrolusite TU 14-19-157-48, granule size 1-2 mm catalyst as anode, a cathode of stainless steel plate 12X18H10T. Distilled water with a phenol concentration of 4, 10, 200 mg / l and an electrically conductive sodium chloride additive in an amount of 0.5 g / l serves as a simulator of phenol-containing wastewater.
П р и м е р 1. Для определения оптимальной высоты слоя загрузки пропускали фенольную воду, содержащую 4 мг/л фенола, через три реактора, в которых насыпной объем загрузки был одинаковым и равным 45 мл. В первом реакторе загрузка была разделена стальными катодами на 5 равных слоев, высота 1-го слоя загрузки составила 1,2 см, число два равных слоя, число катодов равно трем, высота 1 слоя составила 3 см; в третьем реакторе высота слоя равна 6 см, число катодов равно двум. Степень обесфеноливания сточной воды в реакторах при времени контакта 15 мин приведена в табл.1. Example 1. To determine the optimal height of the loading layer, phenolic water containing 4 mg / l of phenol was passed through three reactors in which the bulk loading volume was the same and equal to 45 ml. In the first reactor, the loading was divided by steel cathodes into 5 equal layers, the height of the 1st loading layer was 1.2 cm, the number was two equal layers, the number of cathodes was three, the height of 1 layer was 3 cm; in the third reactor, the layer height is 6 cm, the number of cathodes is two. The degree of de-phenolization of wastewater in reactors at a contact time of 15 min is given in Table 1.
П р и м е р 2. Сточную воду, содержащую фенол в количестве 200 мг/л и электропроводную добавку NaCl в количестве 0,5 г/л, восходящим потоком пропускают через реактор в течение 40 мин. Концентрация фенола снижается до 10-20 мг/л. После прохода через второй реактор в течение того же времени содержание фенола снижается до 4-5 мг/л. Степень обесфеноливания составляет 75-80% Содержание фенола контролировали спектрометрически на спектрофотометре СФ-46 в ультрафиолетовой области (210, 270). Затем низкоконцентрированную сточную воду, содержащую 4 мг/л фенола и электропроводную добавку 0,5 г/л NaCl, пропускали восходящим потоком через два последовательно соединенных реактора. Содержание фенола в очищенной воде контролировали в видимой области с пирамидоном при 455 и 540 нм. Результаты анализа очищенной воды приведены в табл.2. PRI me R 2. Wastewater containing phenol in an amount of 200 mg / l and an electrically conductive additive of NaCl in an amount of 0.5 g / l, is passed upstream through the reactor for 40 minutes. The phenol concentration is reduced to 10-20 mg / l. After passing through the second reactor during the same time, the phenol content decreases to 4-5 mg / L. The degree of defenolation is 75-80%. The phenol content was monitored spectrometrically on an SF-46 spectrophotometer in the ultraviolet region (210, 270). Then, low concentrated wastewater containing 4 mg / L phenol and a conductive addition of 0.5 g / L NaCl was passed upstream through two reactors connected in series. The phenol content in purified water was controlled in the visible region with pyramidone at 455 and 540 nm. The results of the analysis of purified water are given in table.2.
Как видно из представленных данных, при времени контакта 40 мин содержание фенола в очищенной воде снижается до 0,16 мг/л, что удовлетворяет требованиям по использованию очищенной воды в оборотном водоснабжении. При времени контакта 80-90 мин содержание фенола снижается до 0,001 мг/л, что не превышает предельно допустимую концентрацию фенола в воде. Таким образом, предлагаемый способ позволяет достигнуть 99,97%-ной степени очистки сточной воды от фенола. Электрокаталитическое окисление фенола в сточной воде происходит без привлечения электроэнергии извне. Способ может быть применен для доочистки низкоконцентрированных фенольных сточных вод. As can be seen from the data presented, at a contact time of 40 min, the phenol content in purified water decreases to 0.16 mg / l, which meets the requirements for the use of purified water in recycled water supply. At a contact time of 80-90 min, the phenol content decreases to 0.001 mg / l, which does not exceed the maximum permissible phenol concentration in water. Thus, the proposed method allows to achieve 99.97% degree of purification of wastewater from phenol. The electrocatalytic oxidation of phenol in wastewater occurs without external energy. The method can be applied for the purification of low concentrated phenolic wastewater.
