RU2815959C1 - Способ каталитического окисления органических красителей в сточных водах - Google Patents
Способ каталитического окисления органических красителей в сточных водах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815959C1 RU2815959C1 RU2023127875A RU2023127875A RU2815959C1 RU 2815959 C1 RU2815959 C1 RU 2815959C1 RU 2023127875 A RU2023127875 A RU 2023127875A RU 2023127875 A RU2023127875 A RU 2023127875A RU 2815959 C1 RU2815959 C1 RU 2815959C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- waste water
- temperature
- solution
- organic dyes
- Prior art date
Links
- 239000000975 dye Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 32
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N alumane;iron Chemical compound [AlH3].[Fe] KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 4
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- YSVBPNGJESBVRM-ZPZFBZIMSA-L Carmoisine Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC=C2C(/N=N/C3=C(C4=CC=CC=C4C(=C3)S([O-])(=O)=O)O)=CC=C(S([O-])(=O)=O)C2=C1 YSVBPNGJESBVRM-ZPZFBZIMSA-L 0.000 description 10
- 239000004176 azorubin Substances 0.000 description 10
- 235000012733 azorubine Nutrition 0.000 description 10
- 229940031019 carmoisine Drugs 0.000 description 10
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- YYYARFHFWYKNLF-UHFFFAOYSA-N 4-[(2,4-dimethylphenyl)diazenyl]-3-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid Chemical compound CC1=CC(C)=CC=C1N=NC1=C(O)C(S(O)(=O)=O)=CC2=CC(S(O)(=O)=O)=CC=C12 YYYARFHFWYKNLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области химической промышленности и охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод химических, фармацевтических, гальванических и красильных производств, содержащих органические красители и характеризующихся цветностью и токсичностью. Способ включает окисление органических красителей в сточных водах пероксидом водорода в присутствии твердофазного катализатора при рН 3,0-4,0 и температуре 50-60°С. В качестве катализатора используют железо-алюмосодержащий отход переработки бокситов, который предварительно растворяют в 6М соляной кислоте при температуре 80°С. Осадок центрифугируют, полученный раствор обрабатывают 2М раствором карбоната аммония. Образующийся осадок центрифугируют и прокаливают при температуре 550°С в течение 2 часов. Содержание железа в катализаторе составляет 40,1-55,9 мас.%. Способ позволяет существенно сократить время процесса очистки сточных вод от красителей, увеличивает продолжительность эксплуатации катализатора без потери эффективности очистки сточных вод. 1 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области химической промышленности и охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод химических, фармацевтических, гальванических и красильных производств, содержащих органические красители и характеризующихся цветностью и токсичностью. Для обезвреживания подобных сточных вод традиционно используют метод окислительной деструкции, что приводит к обесцвечиванию растворов и образованию полупродуктов, пригодных к последующей биологической обработке.
Существуют различные способы окисления органических красителей в сточных водах, которые отличаются применяемыми окислителями (кислород, озон, пероксид водорода) и условиями осуществления процесса. Каталитическое окисление пероксидом водорода проводят с помощью гетерогенного процесса на катализаторах, содержащих соединения переходных металлов, чаще всего железа, для увеличения эффективности процесса применяют ультрафиолетовое излучение.
Известен способ очистки сточных вод от красителей (патент RU №2404930). Для его осуществления проводят очистку от азокрасителей в ячейке с нанодисперсным фотокатализатором Fe2O3 при облучении дневным светом и давлении кислорода 0,3 МПа. Недостатком способа служит повышенное давление и высокая концентрация катализатора, при этом достигается низкая степень обесцвечивания раствора.
Известен способ очистки сточных вод от органических примесей, в том числе от красителей (патент RU №2135419). Сточную воду пропускают через загрузку из смеси железной стружки и углеродсодержащего материала в присутствии кислорода воздуха и пероксида водорода. В качестве катализатора используются соединения железа, генерируемые в результате гальванокоагуляции во время процесса очистки воды. Недостаток способа состоит в дополнительном использовании электрического тока и невозможности повторного использования полученного катализатора.
Известен способ окисления органических соединений в водных растворах с использованием пероксида водорода и катализатора на основе твердофазных железосодержащих алюмосиликатов (патент №2301790). Недостатком катализатора является сложность и длительность получения катализатора, использование органических реагентов.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от азокрасителей методом каталитического окисления с помощью пероксида водорода, прототип (патент RU №2430890). Катализатор получают путем интеркалирования полигидроксокатиона, содержащего ионы железа и алюминия в природную монмориллонитовую глину, перед применением катализатор прокаливают при 500°С. Недостатком способа является сложность получения катализатора, длительность проведения процесса и трудность отделения катализатора от очищенной воды.
Технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа каталитического окисления органических красителей в сточных водах с использованием катализатора, полученного из отходов производства, активного в течение продолжительного времени эксплуатации без снижения эффективности очистки воды, а также сокращение времени очистки воды.
Поставленная решается путем разработки способа окисления органических красителей в сточных водах пероксидом водорода в присутствии твердофазного катализатора при рН 3,0-4,0 и температуре 50-60°С, при этом в качестве катализатора используют предварительно обработанный железо-алюмосодержащий отход переработки бокситов, содержание железа в катализаторе составляет 40,1-55,9 масс.%.
Сущность предварительной обработки заключается в следующем: 5 г железо-алюмосодержащего отхода перемешивают в 30 мл 6М раствора соляной кислоты при температуре 80°С в течение 3 часов, не растворившийся остаток центрифугируют, к раствору добавляют 22 мл 2М раствора карбоната аммония, полученный осадок центрифугируют и прокаливают при температуре 550°С в течение 2 часов.
В качестве объекта окисления использован азокраситель кармуазин как наиболее трудно окисляемое соединение среди органических красителей. Достижение технического результата подтверждается приведенными далее примерами.
Пример 1
К 100 мл водного раствора кармуазина с концентрацией 20 мг/л, находящегося в термостатируемом реакторе при перемешивании, добавляют катализатор в количестве 0,3 г и пероксид водорода в количестве 70 мг, процесс окисления красителя проводят при перемешивании при 60°С и рН=3,0. Раствор декантируют. Степень обесцвечивания раствора кармуазина за 30 мин контакта составляет 95,1%.
Пример 2
К катализатору из примера 1 приливают при перемешивании 100 мл водного раствора кармуазина с концентрацией 20 мг/л, затем добавляют пероксид водорода в количестве 70 мг, процесс окисления красителя проводят при перемешивании при 60°С и рН=3,5. Таким образом, осуществляют второй цикл использования катализатора при очистке раствора. Раствор декантируют. Степень обесцвечивания раствора кармуазина за 30 мин контакта составляет 96,3%.
Пример 3
К катализатору из примера 2 приливают при перемешивании 100 мл водного раствора кармуазина с концентрацией 20 мг/л, добавляют пероксид водорода в количестве 50 мг, процесс окисления красителя проводят при перемешивании при 50°С и рН=4,0. Таким образом, осуществляют третий цикл использования катализатора при очистке раствора. Раствор декантируют. Степень обесцвечивания раствора кармуазина за 30 мин контакта составляет 94,2%.
Пример 4
К катализатору из примера 3 приливают при перемешивании 100 мл водного раствора кармуазина с концентрацией 20 мг/л, добавляют пероксид водорода в количестве 70 мг, процесс окисления красителя проводят при перемешивании при 60°С и рН=3,0. Таким образом, осуществляют четвертый цикл использования катализатора при очистке раствора. Раствор декантируют. Степень обесцвечивания раствора кармуазина за 30 мин контакта составляет 98,2%.
Таким образом, можно проводить 20 циклов использования катализатора при очистке раствора, при этом степень обесцвечивания раствора кармуазина за 30 мин контакта составляет 94,3-99,4%.
Выход за верхние пределы рН и температуры ускоряют процесс разложения пероксида водорода и снижают эффективность обесцвечивания раствора красителя.
Из представленных примеров видно, что использование предварительно обработанного железо-алюмосодержащего отхода переработки бокситов в качестве катализатора позволяет существенно сократить время процесса очистки воды - до 30 минут по сравнению с прототипом (патент RU №2430890) и увеличить продолжительность эксплуатации катализатора без снижения эффективности очистки воды - степень обесцвечивания раствора красителя составляет не менее 94% в течение 20 циклов использования катализатора. Способ каталитического окисления красителей может использоваться для широкого ряда органических красителей, данные представлены в таблице 1.
| Таблица 1. Эффективность каталитического окисления органических красителей в сточных водах в присутствии предварительно обработанного железо-алюмосодержащего отхода переработки бокситов | ||||||
| Органический краситель | Концентрация красителя, мг/л | Количество H2O2, мг | Время, мин | Т,°С | рН | Степень обесцвечивания раствора красителя, % |
| Кристаллический фиолетовый | 20 | 70 | 30 | 60 | 3,5 | 98,1 |
| Кислотный алый | 15 | 70 | 30 | 60 | 3 | 99,0 |
| Синозол | 25 | 70 | 30 | 60 | 4 | 97,7 |
Claims (1)
- Способ каталитического окисления органических красителей в сточных водах пероксидом водорода при рН 3,0-4,0 и температуре 50-60°С в присутствии твердофазного катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют железо-алюмосодержащий отход переработки бокситов, который предварительно растворяют в 6М растворе соляной кислоты при температуре 80°C, не растворившийся остаток центрифугируют, полученный раствор обрабатывают 2М раствором карбоната аммония, полученный осадок центрифугируют и прокаливают при температуре 550°С в течение 2 часов.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815959C1 true RU2815959C1 (ru) | 2024-03-25 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135419C1 (ru) * | 1998-02-06 | 1999-08-27 | Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН | Способ очистки сточных вод от органических примесей |
| RU2301790C1 (ru) * | 2005-12-21 | 2007-06-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Способ окисления органических соединений в присутствии пероксида водорода (варианты) |
| 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 |
| CN111744476A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-09 | 昆明理工大学 | 一种赤泥碳基催化剂的制备方法及应用 |
| US10843175B2 (en) * | 2018-05-29 | 2020-11-24 | Firouzeh Siadatnasab | Composition and method for treating dye wastewater |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135419C1 (ru) * | 1998-02-06 | 1999-08-27 | Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН | Способ очистки сточных вод от органических примесей |
| RU2301790C1 (ru) * | 2005-12-21 | 2007-06-27 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Способ окисления органических соединений в присутствии пероксида водорода (варианты) |
| 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 |
| US10843175B2 (en) * | 2018-05-29 | 2020-11-24 | Firouzeh Siadatnasab | Composition and method for treating dye wastewater |
| CN111744476A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-09 | 昆明理工大学 | 一种赤泥碳基催化剂的制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pekakis et al. | Treatment of textile dyehouse wastewater by TiO2 photocatalysis | |
| Cisneros et al. | Photodegradation of an azo dye of the textile industry | |
| JP2716185B2 (ja) | ニトロフェノールの分解 | |
| 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 | |
| Adishkumar et al. | Treatment of phenolic wastewaters in single baffle reactor by Solar/TiO2/H2O2 process | |
| JP4382556B2 (ja) | シアン含有廃水の処理方法 | |
| CN108217834B (zh) | 产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法 | |
| RU2815959C1 (ru) | Способ каталитического окисления органических красителей в сточных водах | |
| JPH08266318A (ja) | 真珠の漂白方法 | |
| CN105110515A (zh) | 一种dsd酸废水的处理方法 | |
| 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 | |
| Harikengaram et al. | Homogeneous photocatalytic degradation of reactive orange M2R dye in aqueous medium | |
| CN107188296A (zh) | 二氧化氯混合氧化法处理氨基酚染料废水的方法 | |
| JP4639309B2 (ja) | シアン含有廃水の処理方法 | |
| CN113912208A (zh) | 一种微通道连续流深度处理有机废水的方法 | |
| RU2135419C1 (ru) | Способ очистки сточных вод от органических примесей | |
| CN111718023A (zh) | 一种羟基氧化铁催化氧化氰化物的处理方法 | |
| JP6854478B2 (ja) | 溶液中のヒ素の酸化方法 | |
| KR20100034816A (ko) | 난분해성 유기물 제거제 제조방법 | |
| JP2000263049A (ja) | 畜舎排水の浄化処理法及びその装置 | |
| JPS5834080A (ja) | 酸消化廃液の処理方法 | |
| CN107673459A (zh) | 一种去除废水中乙酰苯胺的方法 | |
| Suxia et al. | Experimental study on the treatment of ammunition destroyed wastewater by electrolysis combined with H2O2 | |
| RU2626204C1 (ru) | Способ фотохимического обезвреживания тиоцианатсодержащих сточных и оборотных вод | |
| RU2818198C1 (ru) | Способ получения коагулянта |