RU2204531C1

RU2204531C1 - Emulsion rubber and latex production waste water treatment process

Info

Publication number: RU2204531C1
Application number: RU2002110623/12A
Authority: RU
Inventors: В.И. Корчагин; С.Г. Солоденко; М.В. Мальцев; Ю.Ф. Шутилин; Л.А. Харитонова
Original assignee: Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: rubber industry. SUBSTANCE: treatment of waste waters containing non- coagulated latex and polydisperse polymer particles is accomplished by adding Cao-Mgo-containing coagulant, coagulation, and removal coagulated particles, said coagulant being saturated solution of Cao-Mgo originated from building materials production as waste or ill-conditioned materials. Polymer-to- coagulant ratio (calculated for solids) is 1:(0.2-0.4). Waste is used until full consumption of Cao-Mgo is attained. When preparing saturated coagulant solution, latex-freed waste water is used in amounts depending on coagulant consumption. Proposed process allows coagulant consumption to be substantially decreased as well as it allows reducing secondary contamination of waste water with various contaminants and inert impurities and obtaining coagulated polymer suitable as elastic additives in manufacture of mechanical rubber ware, ebonites, roofing materials, and pavements. EFFECT: enhanced process efficiency and reduced expenses. 3 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам очистки сточных вод, содержащих нескоагулированный латекс и полидисперсные частицы полимера. The invention relates to the field of environmental protection, and in particular to methods for treating wastewater containing uncoagulated latex and polydisperse polymer particles.

Известен прототип процесса очистки латекссодержащих сточных вод (патент - DE 4229264 A1, Verfaren und Vorrichtung zur Aufbereitung von latexhaltigen Abwassem // Изобретения стран мира, 1995, 8), который заключается в добавке коагулянта-осадителя и флокулянта, при этом на 1 кг латекса в 1 м³ сточной воды приходится 2-4 л 2-3% водного раствора коагулянта-осадителя, состоящего из технически чистого, сублимированного, обезвоженного FеСl₃, АlСl₃ и Аl₂(SO₄)₃ в весовом соотношении 12: 1,3: 1 до 17,2:1,8:1 и от 1 до 1,5 л 0,1-0,25% водного раствора флокулянта, состоящего из органического синтетического макромолекулярного водорастворимого полимеризата с неионогенными свойствами, а выпавший в осадок шлам латекса отделяется и обезвоживается.A prototype process for cleaning latex-containing wastewater is known (patent - DE 4229264 A1, Verfaren und Vorrichtung zur Aufbereitung von latexhaltigen Abwassem // Inventions of the world, 1995, 8), which consists in the addition of a coagulant-precipitant and flocculant, with 1 kg of latex per 1 m ^{3 of} waste water accounts for 2-4 l of a 2-3% aqueous solution of a coagulant precipitator, consisting of technically pure, freeze-dried, dehydrated FeCl ₃ , AlCl ₃ and Al ₂ (SO ₄ ) ₃ in a weight ratio of 12: 1.3: 1 to 17.2: 1.8: 1 and from 1 to 1.5 L of 0.1-0.25% aqueous solution of flocculant, consisting of organic synthetic macromole ulyarnogo nonionic water-soluble polymer with properties, and the precipitated latex separated and dewatered sludge.

Недостатки способа - большой расход дорогостоящих сублимированных обезвоженных составных частей коагулянта-осадителя, а также необходимость применения в качестве флокулянта дефицитного неионогенного синтетического полимеризата (PRAESTOL 2540). В способе не рассматриваются возможные пути утилизации скоагулированного полимера, но наличие металлов, в частности переменной валентности, в составе скоагулированной крошки каучука ограничивает его использование в резинотехнических изделиях, что приводит к накоплению специфических отходов. The disadvantages of the method are the high consumption of expensive freeze-dried dehydrated components of the coagulant precipitator, as well as the need to use a deficient non-ionic synthetic polymerizate (PRAESTOL 2540) as a flocculant. The method does not consider possible ways of disposing of the coagulated polymer, but the presence of metals, in particular of variable valency, in the composition of the coagulated crumb of rubber limits its use in rubber products, which leads to the accumulation of specific waste.

Ближайшим прототипом является способ (патент US 4966714 Способ очистки сточных вод // Изобретения стран мира, 1992, 3), включающий этап добавления продукта термического распада системы, имеющей состав из CaO-MgO-SiO₂ самостоятельно или в комбинации по крайней мере с солью металла, подобранной из группы, состоящей из соли железа и соли магния, в сточную воду, содержащую эмульсию или латекс, таким образом вызывая коагуляцию и седиментацию частиц, состоящих главным образом из смол, имеющихся в сточных водах, и затем удаление скоагулированных частиц.The closest prototype is a method (US patent 4966714 Wastewater treatment method // Inventions of the world, 1992, 3), comprising the step of adding a thermal decomposition product of a system having a composition of CaO-MgO-SiO ₂ alone or in combination with at least a metal salt selected from the group consisting of an iron salt and a magnesium salt, into wastewater containing an emulsion or latex, thereby causing coagulation and sedimentation of particles consisting mainly of resins found in the wastewater, and then removing coagulated particles.

Недостатки данного способа - сложная подготовка продукта термического разложения, требующая больших затрат электроэнергии, применения высоких температур 800-1000^oС, невозможность применения выделенного полимера в качестве эластичной полимерной добавки вследствие высокого содержания примесей (40%) в виде оксидов и гидроксидов магния и кальция, что также приводит к вторичному загрязнению сточных вод.The disadvantages of this method is the difficult preparation of the thermal decomposition product, which requires high energy costs, the use of high temperatures of 800-1000 ^o C, the inability to use the selected polymer as an elastic polymer additive due to the high content of impurities (40%) in the form of oxides and hydroxides of magnesium and calcium, which also leads to secondary pollution of wastewater.

Технической задачей является упрощение и удешевление способа выделения каучука из латексных стоков, снижение вторичного загрязнения сточных вод и создание безотходного метода. The technical task is to simplify and reduce the cost of the method of rubber isolation from latex effluents, reduce secondary wastewater pollution and create a non-waste method.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов, включающем добавление коагулянта, содержащего CaO-MgO, стадии коагуляции и удаления скоагулированных частиц, новым является то, что в качестве коагулянта применяют насыщенный раствор CaO-MgO, полученный из отхода производства стройматериалов или некондиционного материала в соотношении полимер:коагулянт 1:(0,2-0,4) по сухому веществу, при этом отход применяют до полного извлечения CaO-MgO, а для приготовления насыщенного раствора коагулянта используют сточную воду, очищенную от латекса, количество которой зависит от расхода коагулянта. The problem is achieved due to the fact that in the method of wastewater treatment for the production of emulsion rubbers and latexes, including the addition of a coagulant containing CaO-MgO, the stage of coagulation and removal of coagulated particles, it is new that a saturated solution of CaO-MgO is used as a coagulant, obtained from the waste from the production of building materials or substandard material in the ratio polymer: coagulant 1: (0.2-0.4) by dry matter, the waste is used until CaO-MgO is completely removed, and for the preparation of a saturated solution coagulant solution use wastewater purified from latex, the amount of which depends on the consumption of the coagulant.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов включает стадию выделения каучука с помощью раствора коагулянта. The method of wastewater treatment for the production of emulsion rubbers and latexes includes the step of isolating the rubber using a coagulant solution.

Коагуляция латекссодержащих сточных вод проводится раствором, приготовленным путем многократного растворения отхода производства частично возвращаемыми щелочными очищенными от латекса стоками. Отходы и некондиционные материалы, содержащие CaO-MgO, растворяются в ограниченном количестве из-за достижения равновесного состояния не более 3,5 г/дм³. Многократное растворение способствует снижению коагулирующего агента и вторичному загрязнению сточных вод, а выделенные каучуки содержат ограниченное количество гидрооксидов кальция и магния, что дает возможность использовать их в резиновых смесях.Coagulation of latex-containing wastewater is carried out with a solution prepared by repeatedly dissolving the production waste by partially returning alkaline wastewater purified from latex. Wastes and substandard materials containing CaO-MgO are dissolved in a limited amount due to the achievement of an equilibrium state of not more than 3.5 g / dm ³ . Multiple dissolution helps to reduce the coagulating agent and secondary pollution of wastewater, and the isolated rubbers contain a limited amount of calcium and magnesium hydroxides, which makes it possible to use them in rubber mixtures.

Приготовление коагулирующего раствора проводится в емкости с перемешивающим устройством, куда подают часть очищенного стока со стадии очистки латексcодержащих стоков и загружают отход или некондиционный материал. После стадии растворения проводят отделение растворимой части от твердой фазы путем фильтрации или отстаивания. Затем отделенный раствор, содержащий коагулирующий агент, направляют на стадию очистки латексных стоков, а влажный отход или некондиционный материал возвращаются на последующее извлечение растворимой части, т.е. коагулирующего агента. The preparation of the coagulating solution is carried out in a container with a mixing device, where part of the treated effluent from the stage of purification of latex-containing effluents is supplied and waste or substandard material is loaded. After the dissolution step, the soluble part is separated from the solid phase by filtration or sedimentation. Then, the separated solution containing the coagulating agent is sent to the latex effluent purification step, and the wet waste or substandard material is returned to the subsequent extraction of the soluble part, i.e. coagulating agent.

Процесс очистки латекссодержащих стоков проводят в аппарате с перемешивающим устройством, в который с помощью дозаторов подается латексный сток и раствор коагулянта. Расход коагулянта в пересчете на сухое вещество (мас. д. ) составляет в соотношении полимер:коагулянт=1:(0,2-0,4). Нижний предел расхода ограничен пороговой концентрацией процесса коагуляции, а верхний предел лимитируется временем коагуляции 3-10 мин, что способствует протеканию процесса полной коагуляции и образованию оптимальной по размеру крошки каучука, а также исключению процесса "комовой" коагуляции. The process of cleaning latex-containing effluents is carried out in an apparatus with a mixing device, into which latex stock and a coagulant solution are fed with the help of dispensers. The consumption of coagulant in terms of dry matter (wt. D.) Is in the ratio polymer: coagulant = 1: (0.2-0.4). The lower flow limit is limited by the threshold concentration of the coagulation process, and the upper limit is limited by the coagulation time of 3-10 minutes, which contributes to the process of complete coagulation and the formation of an optimum rubber crumb in size, as well as the exclusion of the “lump” coagulation process.

Полученная полидисперсная крошка каучука затем направляется на фильтрующую поверхность. Фильтрующая поверхность представляет собой капроновую микросетку с размером ячеек 80-120 мкм. Отделенная влажная крошка каучука направляется на механическое обезвоживание и сушку, а сточная вода направляется на стадию нейтрализации кислых стоков или после подкисления на биологические очистные сооружения, а часть щелочной воды возвращается на стадию растворения отхода или некондиционного материала производства стройматериалов. The resulting polydisperse rubber crumb is then sent to the filter surface. The filtering surface is a nylon microgrid with a mesh size of 80-120 microns. The separated wet crumb of rubber is sent to mechanical dehydration and drying, and the wastewater is sent to the stage of neutralizing acidic effluents or after acidification to biological treatment plants, and part of the alkaline water is returned to the stage of dissolving the waste or substandard material from the production of building materials.

Способ поясняется примерами
Пример 1
Стадия приготовления раствора коагулянта.The method is illustrated by examples.
Example 1
Stage of preparation of a coagulant solution.

В емкость с перемешивающим устройством наливают часть сточной воды, очищенной от латекса, с предыдущего опыта коагуляции латексных стоков количестве 1 дм³, а затем при включенной мешалке помещают влажный отход производства с предыдущей стадии приготовления раствора коагулянта в количестве 0,15 кг. Сточная вода со стадии очистки латексных стоков представляет щелочной раствор, содержащий преимущественно гидрооксиды кальция и магния 0,2 г/дм³. В процессе растворения происходит насыщение сточной воды гидрооксидами кальция и магния до содержания 3,5 г/дм³, т.е. получают коагулирующий раствор.A part of wastewater purified from latex is poured into a container with a mixing device from the previous experience of coagulation of latex effluents in an amount of 1 dm ³ , and then, with the mixer turned on, wet production waste from the previous stage of preparation of a coagulant solution in an amount of 0.15 kg is placed. The wastewater from the latex effluent purification step is an alkaline solution containing predominantly calcium and magnesium hydroxides 0.2 g / dm ³ . In the process of dissolution, the wastewater is saturated with calcium and magnesium hydroxides to a content of 3.5 g / dm ³ , i.e. get a coagulating solution.

Стадия коагуляции латекссодержащих стоков. Stage coagulation latex-containing effluents.

Латексные стоки объемом 10 дм³ с содержанием полимера 1 г/дм³ помешают в аппарат с перемешивающим устройством, где подвергаются коагуляции с помощью приготовленного раствора объемом 0,67 дм³ из расчета полимер:коагулянт=1,00: 0,30 по сухому веществу. Время коагуляции составляет 4-8 мин, при этом получается однородная по размеру крошка каучука.Latex effluents with a volume of 10 dm ³ with a polymer content of 1 g / dm ^{3 will be} placed in an apparatus with a mixing device, where they are coagulated with a prepared solution of 0.67 dm ³ in terms of polymer: coagulant = 1.00: 0.30 dry matter . The coagulation time is 4-8 minutes, and a rubber crumb uniform in size is obtained.

Стадия выделения крошки каучука. The stage of separation of crumb rubber.

Отделение полученной крошки каучука от водной фазы происходит с помощью фильтрующей поверхности из капроновой микросетки с размером ячейки 120 мкм. Однородная по размеру крошка каучука технологична и хорошо поддается предварительному обезвоживанию. Отделенная каучуковая крошка направляется в отжимную червячную машину, а часть очищенной от латекса сточной воды в количестве 1 дм³ возвращается на стадию приготовления раствора коагулянта. Остальная часть сточной воды (9 дм³), очищенной от полимерных загрязнений в виде латекса, сбрасывается в канализацию.The separation of the resulting rubber crumb from the aqueous phase occurs using a filter surface from a nylon microgrid with a mesh size of 120 μm. The rubber crumb, uniform in size, is technologically advanced and lends itself well to preliminary dehydration. The separated rubber crumb is sent to the squeezing worm machine, and part of the wastewater purified from latex in the amount of 1 dm ^{3 is} returned to the stage of preparation of the coagulant solution. The rest of the wastewater (9 dm ³ ), purified from polymer contaminants in the form of latex, is discharged into the sewer.

Пример 2
Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 0,57 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,20 по сухому веществу.Example 2
Further, the experiments were carried out as in example 1 except that a coagulating solution with a volume of 0.57 dm ^{3 was} supplied based on the polymer: coagulant = 1.00: 0.20 on dry matter.

Процесс осуществим, но резко возрастает время коагуляции до 2-3 часов. Показатели качества сточной воды имели граничные значения нормативных требований. The process is feasible, but the coagulation time increases sharply to 2-3 hours. Wastewater quality indicators had boundary values of regulatory requirements.

Пример 3
Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 0,43 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,15 по сухому веществу.Example 3
Further, the experiments were carried out as in example 1 except that a 0.43 dm ³ coagulating solution was supplied at the rate of polymer: coagulant = 1.00: 0.15 on dry matter.

Процесс коагуляции не наступает. The coagulation process does not occur.

Пример 4
Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 1,12 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,40 по сухому веществу.Example 4
Further, the experiments were carried out as in example 1, except that a coagulating solution with a volume of 1.12 dm ^{3 was} supplied based on the polymer: coagulant = 1.00: 0.40 on a dry matter basis.

Процесс осуществим, но резко сокращается время коагуляции до 1 минуты, что способствует получению разнородной по размеру крошки каучука, однако она способна к обезвоживанию, а показатели качества сточной воды соответствовали нормативным требованиям. The process is feasible, but the coagulation time is drastically reduced to 1 minute, which contributes to the production of rubber crumb of a heterogeneous size, however, it is capable of dehydration, and the quality indicators of wastewater comply with regulatory requirements.

Пример 5
Далее эксперименты выполнены по примеру 1 за исключением того, что подается коагулирующий раствор объемом 1,29 дм³ из расчета полимер:коагулянт= 1,00:0,45 по сухому веществу.Example 5
Further, the experiments were carried out as in example 1 except that a coagulating solution with a volume of 1.29 dm ^{3 was} supplied based on the polymer: coagulant = 1.00: 0.45 on a dry matter basis.

Процесс осуществим, но резко сокращается время коагуляции до 30 секунд. Это способствует течению "комовой" коагуляции, сопровождающейся образованию одной крупной крошки и налипанию каучука на перемешивающее устройство и стенки аппарата. Однако дальнейшая переработка выделенного каучука затруднена из-за сложности транспортирования и обезвоживания на фильтрующей поверхности. Показатели качества сточной воды соответствовали нормативным требованиям (см. таблицу). The process is feasible, but the coagulation time is drastically reduced to 30 seconds. This contributes to the flow of "lumpy" coagulation, accompanied by the formation of one large crumb and the adhesion of rubber on the mixing device and the walls of the apparatus. However, further processing of the recovered rubber is difficult due to the complexity of transportation and dehydration on the filter surface. Wastewater quality indicators met regulatory requirements (see table).

Таким образом, достигается следующее:
а) в качестве коагулирующего раствора применяется многократная вытяжка из отхода или некондиционного строительного материала, содержащего в своем составе CaO-MgO;
б) расход очищенного коагулянта, содержащего гидрооксиды кальция и магния, составляет по сухому веществу (мас.д.) в соотношении полимер:коагулянт=1:(0,2-0,4);
в) сокращается расход материала на приготовления раствора коагулянта в 2,5-4,5 раз из-за использования многократного его растворения в очищенной воде и частично возвращаемой на растворение (6-15 об.д.,%);
г) используется насыщенный раствор в качестве коагулирующей системы латексных стоков, что снижает вторичное загрязнение сточных вод различными загрязняющими веществами и инертными примесями;
д) полученная каучуковая крошка может быть использована в качестве эластичной добавки в производстве резинотехнических изделий, эбонитов, кровельных материалов и дорожных покрытий;
е) образующиеся щелочные стоки в производстве эмульсионных каучуков дефицитны, поэтому могут быть использованы при нейтрализации кислых стоков.Thus, the following is achieved:
a) as a coagulating solution, a multiple extract from a waste or substandard building material containing CaO-MgO is used;
b) the consumption of purified coagulant containing calcium and magnesium hydroxides is dry matter (mass%) in the ratio polymer: coagulant = 1: (0.2-0.4);
c) the material consumption for the preparation of the coagulant solution is reduced by 2.5-4.5 times due to the use of its repeated dissolution in purified water and partially returned to dissolution (6-15 vol.%,%);
d) a saturated solution is used as a coagulating system of latex effluents, which reduces the secondary pollution of wastewater with various pollutants and inert impurities;
d) the resulting rubber crumb can be used as an elastic additive in the production of rubber products, ebonites, roofing materials and road surfaces;
f) the resulting alkaline effluents in the production of emulsion rubbers are scarce, therefore, they can be used to neutralize acidic effluents.

Таким образом, предлагаемый способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов позволяет существенно уменьшить расход коагулянта и исключить флокулянт из состава коагулирующей системы, снизить стоимость очистки за счет применения отхода производства строительных материалов, а также получить скоагулированный полимер, который может быть использован в качестве эластичной добавки в производстве резинотехнических изделий, эбонитов, кровельных материалов и дорожных покрытий. Thus, the proposed method of wastewater treatment for the production of emulsion rubbers and latexes can significantly reduce the consumption of coagulant and eliminate flocculant from the coagulating system, reduce the cost of treatment through the use of waste production of building materials, as well as to obtain a coagulated polymer that can be used as an elastic additives in the production of rubber products, ebonites, roofing materials and road surfaces.

Claims

1. A method of treating wastewater from the production of emulsion rubbers and latexes, including adding a coagulant containing CaO-MgO, the stage of coagulation and removal of coagulated particles, characterized in that a saturated solution of CaO-MgO obtained from the waste from the production of building materials or substandard material is used as a coagulant in the ratio polymer: coagulant 1: (0.2-0.4) on a dry matter basis.

2. The method according to p. 1, characterized in that the waste is used until the complete extraction of CaO-MgO.

3. The method according to p. 1, characterized in that for the preparation of a saturated solution of coagulant use wastewater purified from latex, the amount of which depends on the consumption of coagulant.