RU2655346C1 - Способ каталитического обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители - Google Patents

Способ каталитического обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители Download PDF

Info

Publication number
RU2655346C1
RU2655346C1 RU2017120021A RU2017120021A RU2655346C1 RU 2655346 C1 RU2655346 C1 RU 2655346C1 RU 2017120021 A RU2017120021 A RU 2017120021A RU 2017120021 A RU2017120021 A RU 2017120021A RU 2655346 C1 RU2655346 C1 RU 2655346C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
concentration
cobalt
solution
organic dyes
Prior art date
Application number
RU2017120021A
Other languages
English (en)
Inventor
Татьяна Владимировна Конькова
Владимир Александрович Колесников
Анна Владимировна Перфильева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority to RU2017120021A priority Critical patent/RU2655346C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2655346C1 publication Critical patent/RU2655346C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/75Cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к обезвреживанию сточных вод, содержащих органические красители. Для осуществления способа проводят обработку сточных вод при рН 6-8 и температуре 40-60°С пероксидом водорода в присутствии кобальтсодержащего катализатора на основе керамического блочно-ячеистого материала. Содержание кобальта в катализаторе составляет 0,1-0,15 мас.%. Изобретение обеспечивает отсутствие вторичных загрязнений и дополнительной стадии очистки от мелкодисперсных частиц катализатора. 1 табл., 8 пр.

Description

Изобретение может быть использовано для обезвреживания сточных вод химических, фармацевтических, гальванических и красильных производств, содержащих органические красители. Особенностью таких сточных вод является их цветность и токсичность, которые затрудняют или делают невозможной биологическую очистку. Для обезвреживания таких стоков используют методы частичного окисления органических красителей, что приводит к обесцвечиванию и образованию полупродуктов, пригодных к последующей биологической обработке. Данная последовательность операций является более целесообразной, нежели полная окислительная минерализация органических веществ, для осуществления которой требуется продолжительное время (порядка нескольких часов).
Существуют различные способы окисления органических красителей в сточных водах, которые отличаются применяемыми окислителями, наличием катализатора и условиями осуществления процесса.
Известен способ очистки сточных вод от красителей (Патент RU 2480424 С2, опубл. 20.12.2012, Бюл. №12). Обработку стоков текстильного производства с концентрацией красителя 1-5 мг/л проводят ультрафиолетовым облучением при длине волны 186-254 нм при мощности излучателя 15-20 Вт совместно с ультразвуком мощностью 0,2-0,5 Вт/см на частоте 35-47 кГц в режиме кавитации в присутствии пероксида водорода в концентрации 1-5 мг/г. Степень обесцвечивания раствора за 60 мин достигает 99%. Недостатком метода является сложность аппаратурного оформления процесса (УФ-излучение, ультразвук), предварительная очистка раствора перед обработкой для снижения концентрации красителей, кислая среда.
Известен способ очистки сточных вод от азокрасителей (Патент RU 2430890 С1, опубл. 10.10.2011, Бюл. №28). В работе с помощью катализатора Fe-Al-монтмориллонита окисляют раствор азокрасителя прямого чисто-голубого с концентрацией 0,1 ммоль/л, стехиометрическим количеством пероксида водорода при 30°С в кислой среде при рН 3,5 и 5,7, конверсия красителя 99% и 97,6% соответственно достигнута за 240 мин контакта. При повышении температуры до 60°С при рН 4,5 конверсия достигает 99,9% за 60 мин. Катализатор получают путем интеркалирования полигидроксокатиона, содержащего ионы железа и алюминия в природную монмориллонитовую глину, перед применением катализатор прокаливают при 500°С. Недостатком метода служит кислая среда, длительность проведения процесса, а также сложность метода получения катализатора.
Известен также способ очистки сточных вод от красителей (Патент RU 2404930 С1, опубл. 27.11.2010, Бюл. №33). Для осуществления способа проводят очистку от азокрасителей в ячейке с нанодисперсным фотокатализатором Fe2O3 при облучении дневным светом и давлении кислорода 0,3 МПа. Недостатком метода служит повышенное давление и высокая концентрация катализатора, при этом достигается низкая степень обесцвечивания раствора.
Общим недостатком вышеописанных порошкообразных, в том числе наноразмерных катализаторов является низкая механическая прочность, склонность к истиранию в процессе эксплуатации и вымыванию активного компонента в раствор, приводящего ко вторичному загрязнению обрабатываемого раствора. Кроме того, способы окисления в присутствии порошковых катализаторов предполагают дополнительную стадию очистки обработанной воды от диспергированных в ней мелких частиц катализатора, что усложняет и удорожает процесс. Данного недостатка лишены катализаторы, где в качестве носителя используют керамические блочно-ячеистые материалы.
Наиболее близким решением по количеству признаков к предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод, содержащих органические красители в присутствии кобальтсодержащего катализатора на основе керамического ячеистого материала (Либерман Е.Ю., Конькова Т.В., Грунский В.Н., Малютин А.В., Кошкин А.Г., Михайличенко А.И., Румянцева О.В. Высокопористые ячеистые катализаторы (ВПЯК) для решения экологических проблем // Экология и промышленность России. 2013. №4. С. 16-19). Окисления органического красителя азорубина проводили в растворе с начальной концентрацией 50 мг/л пероксидом водорода при температуре 60°С и рН, равном 6, при этом степень окисления красителя составила 99,4% за два часа контакта. Концентрация активных компонентов в катализаторе составляла 1 мас.%. Недостатком катализатора является его невысокая стабильность и достаточно высокая концентрация ионов кобальта, вымытых с поверхности катализатора в раствор, составиляющая 1,3 мг/л, что выше нормы ПДК.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители с использованием катализатора, устойчивого к вымыванию ионов активного компонента в раствор в процессе эксплуатации, что исключает вторичное загрязнение ионами переходных металлов и дополнительную стадию очистки обработанной воды от твердых частиц катализатора.
Поставленная цель достигается тем, что окисление органических красителей проводят пероксидом водорода с концентрацией 1-3 мг/л при рН 6-8, температуре 40-60°С с применением кобальтсодержащего катализатора, на основе керамического блочно-ячеистого материала при содержании кобальта в катализаторе в пределах 0,1-0,15 мас.%. Стабильность катализатора достигается увеличением соотношения оксидов алюминия и кобальта в поверхностном слое катализатора, а также одновременным повышением температуры и продолжительности прокаливания катализатора в процессе получения катализатора до 700°С и 4 ч, соответственно. Изобретение обеспечивает дешевый, простой в реализации и экологически чистый способ обезвреживания сточных вод, загрязненных органическими красителями при небольшом расходе окислителя и высокой степени обезвреживания, исключая вторичное загрязнение обработанной воды и стадию фильтрации для удаления твердых частиц катализатора.
Существенными признаками, влияющими на достижение результата, являются:
- активный компонент катализатора - кобальт, носителем катализатора является керамический пористый материал;
- состав катализатора и соотношение оксидов алюминия и кобальта в поверхностном слое пористого керамического материала;
- температура и время термообработки при нанесении алюминия и кобальта;
- рН среды при окислении красителей 6-8.
Пример 1. Для осуществления способа раствор красителя азорубина с начальной концентрацией 300 мг/л при рН=6 и температуре 50°С циркулирует через блочный катализатор, содержащий 0,1 мас.% Со, концентрацию пероксида водорода в системе поддерживают на уровне 1 мг/л. Конверсия азорубина за 60 мин составляет 98%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,06 мг/л.
Пример 2. Процесс проводят как в примере 1, с тем отличием, что объект окисления краситель синозол с начальной концентрацией 500 мг/л при рН=8 и температуре 50°С, концентрация вводимого пероксида водорода 3 мг/л. Конверсия синозола за 45 мин составляет 96%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,04 мг/л.
Пример 3. Процесс проводят как в примере 2, с тем отличием, что рН=7 концентрация пероксида водорода 2 мг/л. Конверсия синозола за 30 мин контакта составляет 98%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,05 мг/л.
Пример 4. Процесс проводят как в примере 2, с тем отличием, что рН=7, температура 40°С, концентрация пероксида водорода 2 мг/л. Конверсия синозола за 1 ч контакта составляет 97%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,05 мг/л.
Пример 5. Процесс проводят как в примере 1, с тем отличием, чтоо бработке подвергают раствор красителя кислотного алого 2Ж с начальной концентрацией 200 мг/л. Конверсия кислотного алого 2Ж за 0,5 ч составляет 99%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,04 мг/л.
Пример 6. Процесс проводят как в примере 5, с тем отличием, что рН=7 концентрация пероксида водорода 2 мг/л. Конверсия кислотного алого 2Ж за 0,5 ч контакта составила 97%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,03 мг/л.
Пример 7. Процесс проводят как в примере 1, с тем отличием, что содержание кобальта в катализаторе 0,15 мас.%, концентрация красителя 100 мг/л, температура 60°С. Конверсия азорубина за 1 ч контакта составила 99%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,06 мг/л.
Пример 8. Процесс проводят как в примере 2, с тем отличием, что рН=6, температура процесса 60°С, концентрация пероксида водорода 1 мг/л, содержание кобальта 0,12 мас.%. Конверсия синозола за 0,5 ч контакта составила 99%, концентрация ионов кобальта в растворе 0,02 мг/л.
Данные представлены в таблице 1, из которой следует, что использование кобальтсодержащего катализатора на основе керамического пористого материала позволяет осуществлять обезвреживание сточных вод в короткие сроки без вторичного загрязнения, концентрация ионов кобальта в растворе во всех случаях ниже ПДК. Повышение температуры процесса сокращает время обработки. С повышением рН раствора необходимо увеличивать количество окислителя пероксида водорода. Следует отметить, что для осуществления способа окисления не требуется предварительная очистка сточной воды для снижения концентрации красителей.
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Способ обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители, включающий их окисление пероксидом водорода при pH 6-8, температуре 40-60°C, отличающийся тем, что процесс ведут в присутствии кобальтсодержащего катализатора на основе керамического блочно-ячеистого материала, содержание кобальта в котором составляет 0,1-0,15 мас.%.
RU2017120021A 2017-06-07 2017-06-07 Способ каталитического обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители RU2655346C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120021A RU2655346C1 (ru) 2017-06-07 2017-06-07 Способ каталитического обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120021A RU2655346C1 (ru) 2017-06-07 2017-06-07 Способ каталитического обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655346C1 true RU2655346C1 (ru) 2018-05-25

Family

ID=62202368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120021A RU2655346C1 (ru) 2017-06-07 2017-06-07 Способ каталитического обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655346C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2031858C1 (ru) * 1992-01-27 1995-03-27 Тамбовский филиал Межхозяйственного объединения "Полимаш" Способ очистки сточных вод от красителей
RU2430890C1 (ru) * 2010-01-26 2011-10-10 Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) Способ очистки сточных вод от азокрасителей

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2031858C1 (ru) * 1992-01-27 1995-03-27 Тамбовский филиал Межхозяйственного объединения "Полимаш" Способ очистки сточных вод от красителей
RU2430890C1 (ru) * 2010-01-26 2011-10-10 Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) Способ очистки сточных вод от азокрасителей

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОНЬКОВА Т.В. и др. Кобальтсодержащие катализаторы на основе оксида алюминия для окислительной деструкции органических красителей. Кинетика и катализ, 56, 2, 2015, с. 207-213. *
ЛИБЕРМАН Е.Ю. и др. Высокопрочные ячеистые катализаторы для решения экологических проблем. Экология и промышленность России, 4, 2013, с. 16-19. *
ЛИБЕРМАН Е.Ю. и др. Высокопрочные ячеистые катализаторы для решения экологических проблем. Экология и промышленность России, 4, 2013, с. 16-19. КОНЬКОВА Т.В. и др. Кобальтсодержащие катализаторы на основе оксида алюминия для окислительной деструкции органических красителей. Кинетика и катализ, 56, 2, 2015, с. 207-213. ПАПКОВА М.В. Катализаторы на основе цеолитов для окислительной деструкции органических соединений. Успехи в химии и химической технологии, XXVI, 8, 2012, с. 43-47. *
ПАПКОВА М.В. Катализаторы на основе цеолитов для окислительной деструкции органических соединений. Успехи в химии и химической технологии, XXVI, 8, 2012, с. 43-47. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cuzzola et al. A preliminary study on iron species as heterogeneous catalysts for the degradation of linear alkylbenzene sulphonic acids by H2O2
CN111018187A (zh) 基于芬顿氧化反应的废水处理工艺
CN107311291A (zh) 利用曝气条件下非均相铁基材料复合亚硫酸盐氧化降解水中有机污染物的方法
CN103964607A (zh) 一种粘土矿物-亚硫酸盐催化体系处理有机废水的方法
CN104909427B (zh) 一种光助多孔铋酸铜活化过硫酸盐水处理方法
KR20040111161A (ko) 유기성 물질을 함유하는 폐수의 정화처리방법
CN101863526A (zh) 紫外催化湿式氧化降解污染物的方法及装置
Rahmani et al. Degradation of Azo Dye Reactive Black 5 and acid orange 7 by Fenton-like mechanism
CN101549294A (zh) 用于有机污染物处理的磁性纳米材料
Wahyuni et al. Photodegradation of detergent anionic surfactant in wastewater using UV/TiO2/H2O2 and UV/Fe2+/H2O2 processes
Wu et al. Heterogeneous Fenton-like degradation of an azo dye reactive brilliant orange by the combination of activated carbon–FeOOH catalyst and H2O2
CN110548512A (zh) 一种磁性铁氧化物的制备方法及其应用
CN108203137A (zh) 一种同时脱除烟气中二氧化硫和废水中有机污染物的方法
RU2655346C1 (ru) Способ каталитического обезвреживания сточных вод, содержащих органические красители
CN109622055A (zh) 一种基于碳化铁基mofs的铁锰双金属催化剂及其制备方法
CN111392845A (zh) 一种降解有机污染物的组合物及其制备方法和应用
CN108117185B (zh) 一种去除水体中有机污染物的方法
CN107973366A (zh) 一种利用过硫酸氢盐及光催化剂BiVO4净化染料废水的方法
CN113003699A (zh) WS2助催化Fe2+活化过硫酸盐处理废水的方法和试剂组合
JP4541776B2 (ja) 有機性物質を含有する廃水の浄化処理方法
Meena Photo catalytic degradation of textile Azo dye using newly developed photo catalyst
RU2430890C1 (ru) Способ очистки сточных вод от азокрасителей
AU2004205860B2 (en) Methods for the removal of organic nitrogen, organic and inorganic contaminants from an aqueous liquid
RU2815959C1 (ru) Способ каталитического окисления органических красителей в сточных водах
KR19990079500A (ko) 방사선과 tio₂를 이용한 하수 및 폐수의 처리방법