SU701651A1

SU701651A1 - Method and apparatus for concentrating organic solvents in aqueous solutions

Info

Publication number: SU701651A1
Application number: SU772471680A
Authority: SU
Inventors: Георгий Владимирович Слепцов; Владимир Федорович Бондаренко; Николай Афанасьевич Собина; Юлий Юльевич Лурье; Ольга Александровна Василюк
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1977-04-04
Publication date: 1979-12-05

Description

Изобретение относитс к методам Концентрировани органических приме сей в водных растворах и может быть использовано при определении следо . Еых количеств органических примесей в природных и сточных водах. Известен способ концетрировани примесей в водных растворах путем вы мораживани концентрируемого раствора в цилиндрическом контейнере с введением в него растворители 1или: смеси растворителей, при этом вымора живание ведут при скорости погружени контейнера в хлещагент, равной 20-35 мм/ч, не превышающей скорости движени фронта кристаллизации, в качестве растворител берут несмешивак цийс с водойрастворит ель или смесь растворителей с удельным весом меньше удельного веса концентрируемого раствора, температурой замерзани ниже температуры хладагента и растворимостью примесей в них не хуже, чем в двое. Способ осуществл ют устройством, оборудованным механизмом дл автоматического погружени контейнера ,с концентрируемым водньм раствором в хладагент, мешалкой дл пере (мешивани содержимого контейнера и механизмомдл автоматического регулировани температуры хладагента - 1 . Известный способ позвол ет концентрировать из воды нестойкие вещества , повысить коэффициенты обогащени за один приём концентрировани , отделить органические примеси от минеральных. Недостатком известного способа вл етс то, что -воспроизводимость коэффициентов обогащени в этом способе зависит от строгого вьщерживани условий процесса, что требует посто нного контрол за работой установки при осуществлении способа , слаженности, и безупречной работы всех механизмов. Кроме того, процесс концентрировани по известному способу ведетс в течение 3-3,5 ч. Дл проб, объем которьгх не превышает 100 мл, а с увеличением объема пробы существенно увеличиваетс и врем концентрировани . Дл получени больших обогащений частот требуетс концентрировать пробы, объем которых составл ет 500-1000 мл и тогда длительностьThe invention relates to methods for concentrating organic impurities in aqueous solutions and can be used in the determination of traces. Its quantities of organic impurities in natural and waste waters. There is a known method of concentrating impurities in aqueous solutions by freezing the concentrated solution in a cylindrical container with solvents 1 or: solvent mixtures being added to it, while extinction is carried out at a container immersion speed in the lump equal to 20-35 mm / h crystallization, as the solvent is taken by immiscibility with water the solvent is dissolved spruce or a mixture of solvents with a specific weight less than the specific weight of the solution being concentrated, the freezing temperature is lower than ture of the refrigerant and the solubility of the impurities in them no worse than two. The method is implemented with a device equipped with a mechanism for automatically immersing the container, with a concentrated water solution in the refrigerant, a transfer mixer (mixing the contents of the container and a mechanism for automatically controlling the refrigerant temperature - 1. The known method allows to concentrate unstable substances from water, to increase the enrichment factors in one reception of the concentration, to separate the organic impurities from the mineral. The disadvantage of this method is that the reproducibility of the coefficients The enrichment of this method depends on the strict observance of the process conditions, which requires constant monitoring of the installation operation during the implementation of the method, coherence, and perfect operation of all mechanisms. In addition, the concentration process is carried out by a known method for 3-3.5 hours For samples whose volume does not exceed 100 ml, and with an increase in the volume of the sample, the concentration time increases significantly. To obtain large enrichments of the frequencies, samples with a volume of 500-1000 ml are required to concentrate and then duration

.такого способа становитс его нелостатком .Such a method becomes its disadvantage.

Целью предлагаемого изобретени вл етс достижение стабильности концентрировани и сокращени времени вымораживани за счет смещени центра кристаллизации от периферии к центру.The aim of the invention is to achieve stability of concentration and shorten freezing time by shifting the center of crystallization from the periphery to the center.

Поставленна Цель достигаетс те что в центральную зону контейнера подают теплоноситель при одновременн перемешивании раствора в этой зоне, а к периферии контейнера подают хладагент, причем перепад температу™ ры между центральной зоной и периферией равен 10-35°С.The goal is to achieve that the coolant is supplied to the central zone of the container while simultaneously mixing the solution in this zone, and a refrigerant is supplied to the periphery of the container, and the temperature difference between the central zone and the periphery is 10-35 ° C.

Кроме того, температура хладагенIn addition, the temperature of the refrigerant

та равна от 5 до -10°С, а теплоносител 5-2 5° С.that is equal to from 5 to -10 ° C, and the coolant 5-2 5 ° C.

Такое; осуществление способа позвол ет регулировать скорость роста твердой фазы в наг;г авлении от периферии к оси контейнера величиной температурного градиента меж.цу зо- ной подогрева по оси. контейнера и охла сцаемой хладагентом периферией, что обусловливает достижение более точной регулировки процесса по сравнению с известным, а,следовательно, обеспечивает стабильные коэффициенты Обогащени .Such; The implementation of the method makes it possible to regulate the rate of growth of the solid phase in the heating; from the periphery to the axis of the container, the temperature gradient is between the axes. container and refrigerant refrigerant peripherals, which leads to the achievement of a more precise adjustment of the process compared with the known, and, therefore, provides a stable enrichment factors.

Предложенный способ может бытьThe proposed method may be

осуществлен в устройстве, включающем цилиндрический контейнер с мешалкой , снабженный расположенным по оси контейнера, нагревательным элементом , выполненным в виде трубки с двойньдми стенками с отверсти гли и со спиралью нагрева в ме/кстенном пространстве , причем мешалка расположена в трубке нагревательного элемента .implemented in a device that includes a cylindrical container with a stirrer, provided with a heating element arranged along the axis of the container, made in the form of a double-walled tube with a hole in a hly and with a heating coil in the wall space, and the stirrer is located in the heating element tube.

На чертеже дано устройство дл осществлени способа, общий вид в разрезе .The drawing shows a device for implementing the method, a general view in section.

Устройство содержит м,орозильн5ю камеру 1 с хладагентом 2, имеющим температуру от -5 до - 10°С и пред ставл ющим собой 50%-ную водную смес глицерина, незамерзающую при температуре замерзани концентрируемого раствора, и установленный в хладагенте 2 ста ционарно цилиндрический контейнер 3 с диаметром 50-100 мм, что позвол ет .быстро и эффективно концентрировать больш1-1е по .o6btSMy пробы на 500 -1000 мл. Цилиндрическа форма контейнера 3 обеспечивает одинакЪвьтй пробег фронта кристаллизации от периферии к оси по всему объему концентрируемого раствора. В верхней части контейнера 3 выполнены боковые отверсти 4, предназначенные дл заполнени контейнера 3 пробой (концентрируемым раствором) и центральное отверстие 5 с пришлифованной или привинчивающейс проб;кой 6 и встроеннь м в нее строго поThe device contains m, orbital chamber 1 with refrigerant 2, having a temperature from -5 to -10 ° C and representing a 50% aqueous mixture of glycerin, which does not freeze at the freezing temperature of the concentrated solution, and installed in the refrigerant 2 permanently cylindrical container 3 with a diameter of 50-100 mm, which makes it possible to quickly and efficiently concentrate large quantities of a sample of 500-1000 ml of .o6btSMy. The cylindrical shape of the container 3 provides the same range of the crystallization front from the periphery to the axis throughout the entire volume of the concentrated solution. In the upper part of the container 3, there are side openings 4, designed to fill the container 3 with breakdown (concentrated solution) and a central opening 5 with grinded or screwed samples, 6 and embedded into it strictly

оси контейнера 3 нагревателем 7. При этом корпус 8 нагревател 7 выполнен в виде двойной полой трубки 9 с отверсти ми 10 дл впуска и выпуска жидкости, спираль .11 нагревател 7 расположена между стенками трубки 9 что позвол ет создавать равномерную зону подогрева вдоль всей оси контейнера 3. В полости трубки 9 размещена спиралеобразна мешалка 12. Такое выполнение и размещение мешалки 12 в полости трубки 9 корпуса 8 нагревател 7 обеспечивает интенсивное локальное перемешивание жидкости в зон оси контейнера 3 путем всасывани жидкости через нижнее и выбросом ее через верхнее отверстие 10, что положительно вли ет на скорость-крис таллизации и повышает эффективность концентрировани за счет получени при этом четкой границы растущей твердой фазы с уменьшающейс в гроцессе роста твердой фазы поверхностью.the axes of the container 3 by the heater 7. The housing 8 of the heater 7 is made in the form of a double hollow tube 9 with openings 10 for inlet and outlet of liquid, the spiral .11 of the heater 7 is located between the walls of the tube 9 which allows to create a uniform heating zone along the entire axis of the container 3. A spiral-shaped stirrer 12 is placed in the cavity of the tube 9. This embodiment and placement of the mixer 12 in the cavity of the tube 9 of the housing 8 of the heater 7 provides for intensive local mixing of the liquid in the axes of the container 3 by sucking the liquid through the bottom and its emission through its upper opening 10, which positively influences the speed-Kris metallization occurs and increases efficiency due to concentration of the thus obtained clear boundary growing solid phase with decreasing in grotsesse solid growth surface.

Способ концентрировани органических BeaiecTB в водных растворах с применением устройства дл кочдетркрозани осуществл ют следующим образом.The method of concentrating organic BeaiecTB in aqueous solutions using a scraper apparatus is carried out as follows.

Контейнер 3 через боковое отверстие 4 заполн ют пробой (концентрируемы1л раствором) , объем которой 500- 1000 мл. Задавшись необходимыми коэффициентаГ1 и обогащени ввод т, в контейнер 3 рассчитанное количество несмеишваюшегос с водой растворител или смеси растворителей, в которых примеси раствор ютс , чем в во .це и которые ке замерзают при Teivineратуре замерзани концентрируемого раствора, Есл1: растворитель легче кокцентрируемого раствора, например гексаН, гептан и др., его ввод т в контейнер вместе с концентрируемым растворсм. Если растворител т желее концентрируемого раствора,например хлороформ, четыреххлористый углерод, октиловый спирт и т.д., то его ввид т в. контейнер после вымораживани концетрируемого раствора не менее, чем на 2/3 его объема. Заполненный контейнер 3 устанавлитзают в хладагент 2 морозильной камеры 1 так, чтобы уровень хладагентаThe container 3 through the side opening 4 fills the sample (concentrated solution), the volume of which is 500-1000 ml. Having specified the necessary factor G1 and enrichment, the calculated amount of a solvent or mixture of solvents mixed with water in which the impurities are dissolved than in the water and which are frozen at the freezing point of the solution being concentrated, for example, hexah, heptane and others, it is introduced into the container along with the concentrated solution. If the solvent is a more concentrated solution, for example, chloroform, carbon tetrachloride, octyl alcohol, etc., then it is c. the container after freezing the concentrate solution is not less than 2/3 of its volume. The filled container 3 is installed in the refrigerant 2 of the freezer compartment 1 so that the level of the refrigerant

2на 1-2 см превышал уровень раствора в контейнере 3. Спираль 11 нагревател 7 и. мешалку 12 запитьтвают от злектросети, создают по оси контейнера 8 зону подогрева с контролируемой температурой от ,-5 до 25°С.. Одновременно перемешивают жидкость в зоне подогрева спиралеобразной мешалкой 12 путем всасывани и выбрасывани жидкости через отверсти 10 трубки 9 корпуса нагревател 7, На периферии контейнера2 to 1-2 cm higher than the level of the solution in the container 3. The spiral 11 of the heater 7 and. the stirrer 12 is washed from the electrical network, a container zone is created along the axis of the container 8 with controlled temperature from -5 to 25 ° C. At the same time, the liquid is stirred in the heating zone by the spiral-shaped stirrer 12 by sucking and throwing the liquid through the holes 10 of the tube 9 of the heater body 7, container periphery

Claims

3. refrigerant 2, having a temperature of from -5 to, creates a cooling zone and freezes the concentrated solution by direct crystallization; from the periphery to the axis of the container 3, by adjusting the rate of propagation of the crystallization front by a controlled temperature gradient, the KOTOPOIJO value is from -10 to -25 ° C. Such adjustment of the propagation velocity of the crystallization front is more accurate and convenient since its implementation is achieved by a simpler and more compact device. Freezing is carried out until the aqueous solution is completely converted into the solid phase, after which the organic concentrate is taken and analyzed by known methods, for example by UV spectrophotometry. Example. Concentration of pre-chemicals, such as ce wines, from natural waters was carried out. Container 3, through side opening 4, was filled with 500 ml of solution of Sevin prepared in river water with a concentration of 0.1 mg / l. Upon reaching-g the required enrichment factor, the calculated amount of hexane was added to the concentrated solution of Sevin. Filled con: The trainer 3 was installed stationary in the refrigerant 2 of the freezer compartment 1, the temperature of the refrigerant 2 was maintained equal, while at the periphery of the container 3 a cooling zone was created. The coil 11 of the heater 7 and the stirrer 12 were recorded from the mains and created along the axis a heating zone with controlled temperature and simultaneous mixing of the liquid in this zone. Freezing of the concentrated solution was carried out by directional crystallization from the periphery to the axis of container 3, adjusting the speed of propagation of the crystallization front by a controlled temperature gradient equal to -t-1 O C. Freezing was completed after the concentrated solution was completely converted into a solid phase. Then organic concentrate of Sevin was collected and analyzed by known methods. The time of concentration is 1.2 hours. The method of concentrating organic substances in aqueous solutions and the device for its implementation can be widely used to equip hydrochemical and hydrobiological laboratories of the State Water Inspectorate for mass analysis of the quality of natural and waste waters. Claim 1. Method of concentrating organic impurities in aqueous solutions using a cylindrical container, including freezing the aqueous solution in the presence of a water-immiscible solvent or mixture of solvents, characterized in that, in order to achieve stability of concentration and reduce the freezing time due to { displacement of the center of crystallization: from the periphery to the center g, the coolant is supplied to the central zone of the container with simultaneous mixing of the solution in this zone, and refrigerant is supplied to the periphery of the container, and the temperature difference between the central zone and the periphery is 10-3B C.

2. Method POP1, characterized in that the refrigerant temperature is from -5 to and the heat transfer medium is from -5 to 25 ° C.

3. A device for carrying out the method according to paragraphs 1 and 2, comprising a cylindrical container with a broomstick, characterized in that it is provided with a heating element arranged in the container axis, filled with a double-walled tube with holes and a helix heating in interstitial space. 4. The device according to p, 1, about t l. and it is because the agitator is located in the tube of the heating element. Sources of information taken into account in the examination 1. Application number 2330428, 09.03.76, cl. G 01 N 25/14, according to which a decision was made to copyright the author’s certificate (prototype).

e