RU2051111C1

RU2051111C1 - Process for purifying water of organic compounds and suspended particles

Info

Publication number: RU2051111C1
Authority: RU
Inventors: А.Н. Ефимов; А.К. Богерук; В.Г. Ежов
Original assignee: ЕФИМОВ Андрей Николаевич
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: purification of water. SUBSTANCE: the process comprises feeding water to by purified and liquid perfluorocarbon onto the developed surface having affinity to perfluorocarbon. Said surface may be formed of particles having a dispersity of from 1 to 10 mm. These particles are made up of polystyrene and polyethylene. EFFECT: improved degree of purification of water. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к очистке воды от органических соединений и взвешенных частиц и может быть использовано в пищевой промышленности, цехах с замкнутым циклом водообеспечения, в очистных сооружениях пищевой промышленности, а также для очистки промышленных сточных вод. The invention relates to the purification of water from organic compounds and suspended particles and can be used in the food industry, workshops with a closed cycle of water supply, in sewage treatment plants of the food industry, as well as for the treatment of industrial wastewater.

Известны способы очистки воды от растворенных веществ и взвешенных частиц путем их экстрагирования, например предложен способ [1] очистки воды от фурановых соединений много ступенчатой экстракцией с помощью трихлорэтилена. Known methods for purifying water from dissolved substances and suspended particles by extracting them, for example, a method [1] for purifying water from furan compounds by multi-stage extraction using trichlorethylene is proposed.

Недостатком этого способа является низкая производительность из-за необходимости значительных затрат времени для отстаивания смесей с целью отделения отмывающих растворов от воды вследствие небольшой разницы их плотностей; в ряде случаев такое разделение осуществляют перегонкой, что увеличивает трудоемкость и энергоемкость процесса очистки. Кроме того, все перечисленные экстрагирующие жидкости являются летучими и токсичными. The disadvantage of this method is the low productivity due to the need for a significant investment of time for settling mixtures in order to separate the washing solutions from water due to the small difference in their densities; in some cases, this separation is carried out by distillation, which increases the complexity and energy intensity of the cleaning process. In addition, all of the listed extracting liquids are volatile and toxic.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки воды от органических соединений и взвешенных частиц, основанный на введении в загрязненную воду жидкого перфторуглерода с последующим перемешиванием и отстаиванием [2]
Недостатками данного способа являются высокая энергоемкость вследствие необходимости перемешивания смеси воды с перфторуглеродом, а также низкая эффективность процесса.Closest to the proposed is a method of purification of water from organic compounds and suspended particles, based on the introduction of contaminated water liquid perfluorocarbon with subsequent mixing and sedimentation [2]
The disadvantages of this method are the high energy intensity due to the need for mixing a mixture of water with perfluorocarbon, as well as the low efficiency of the process.

Изобретение направлено на решение задачи по снижению энергоемкости процесса очистки воды путем увеличения поверхности массообмена и уменьшения толщин пленок жидкостей, участвующих в массообмене. The invention is aimed at solving the problem of reducing the energy intensity of the water treatment process by increasing the mass transfer surface and reducing the thickness of the liquid films involved in the mass transfer.

Сущность изобретения заключается в том, что воду, подлежащую очистке от органических соединений и взвешенных частиц, и жидкое перфторсоединение подают на развитую поверхность, имеющую средство к жидкому перфторсоединению, выполненную, например, из полистирола или полиэтилена. The essence of the invention lies in the fact that the water to be purified from organic compounds and suspended particles, and a liquid perfluorine compound are fed to a developed surface having a means for liquid perfluorine compound, made, for example, of polystyrene or polyethylene.

Указанная поверхность может быть образована частицами дисперсностью 1-10 мм. The specified surface can be formed by particles with a particle size of 1-10 mm.

Подача воды и жидкого перфторсоединения (ПФС) на развитую поверхность, имеющую средство к ПФС, приводит к покрытию этой поверхности пленкой ПФС, по которой протекает пленка очищаемой воды, что обеспечивает увеличение поверхности массообмена между этими жидкостями и протекание массообмена в тонких пленках воды и ПФС. При этом будет происходить выравнивание парциальных давлений растворенных в воде и ПФС газов, растворение некоторых веществ в жидком ПФС, физическое связывание отдельных органических веществ с ПФС и выпадение их в осадок, не смешиваемый с водой; кроме того, происходит смачивание поверхностей взвешенных частиц и выпадение их в осадок. Благодаря формированию пленок взаимодействующих жидкостей все описанные процессы происходят в них практически мгновенно (Кафаров В.В. Основы массопередачи. М. Высшая школа, 1972). The supply of water and liquid perfluorine compound (PFC) to a developed surface that has a means of PPS leads to the coating of this surface with a PPS film, along which the film of purified water flows, which provides an increase in the mass transfer surface between these liquids and the flow of mass transfer in thin films of water and PPS. In this case, the partial pressures of the gases dissolved in water and PPS will be equalized, some substances will dissolve in liquid PPS, physical binding of certain organic substances to PPS and their precipitation will not be mixed with water; In addition, the surfaces of the suspended particles are wetted and precipitated. Due to the formation of films of interacting liquids, all the described processes occur in them almost instantly (Kafarov V.V. Fundamentals of mass transfer. M. Higher School, 1972).

Таким образом, водоорганическая эмульсия разрушается и расслаивается на отдельные фракции по плотности, что приводит к очистке воды и одновременно к связыванию органических веществ и взвешенных частиц жидким ПФС быстрее, эффективнее и с меньшими энергозатратами, чем в прототипе. Thus, the water-organic emulsion is destroyed and stratified into separate fractions by density, which leads to water purification and at the same time to the binding of organic substances and suspended particles to liquid PPS faster, more efficiently and with less energy consumption than in the prototype.

Выполнение поверхности, имеющей средство к ПФС, из частиц дисперсностью 1-10 мм обеспечивает дополнительное увеличение поверхности массообмена между собой и уменьшение толщины пленок этих жидкостей, что приводит к еще большему увеличению эффективности и производительности процесса очистки без увеличения энергозатрат благодаря силам физического межмолекулярного взаимодействия жидкости с твердой поверхностью. The implementation of the surface having the means for PPS from particles with a particle size of 1-10 mm provides an additional increase in the mass transfer surface between each other and a decrease in the film thickness of these liquids, which leads to an even greater increase in the efficiency and productivity of the cleaning process without increasing energy costs due to the forces of the physical intermolecular interaction of the liquid with hard surface.

Выполнение развитой поверхности из полистирола или полиэтилена, имеющих средство к ПФС, обеспечивает смачивание поверхности жидким ПФС, что приводит к постоянному образованию пленки ПФС на этой поверхности, контактирующей с пленкой воды для осуществления процесса очистки воды. The implementation of the developed surface of polystyrene or polyethylene having a means for PPS provides wetting of the surface with liquid PPS, which leads to the continuous formation of a PPS film on this surface in contact with the water film to carry out the water purification process.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2. The invention is illustrated in figures 1 and 2.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Figure 1 presents a schematic diagram of a device for implementing the proposed method.

Устройство включает поверхность 1, имеющую средство к жидкому ПФС, которая может быть выполнена из полиэтилена, полистирола или покрыта этими материалами, патрубок 2 для подачи жидкого ПФС на наклонную поверхность может направляться под любым углом к поверхности, патрубок 3 для подачи загрязненной воды, тонкий слой 4 или пленка ПФС стекающая по наклонной смоченной им поверхности, тонкий 5 слой или пленка воды, стекающая по поверхности ПФС, сборная емкость 6, патрубок 7 отвода очищенной воды, патрубок 8 отвода загрязненного ПФС. The device includes a surface 1 having a means for liquid SFC, which can be made of polyethylene, polystyrene or coated with these materials, a pipe 2 for supplying liquid SFC to an inclined surface can be directed at any angle to the surface, a pipe 3 for supplying contaminated water, a thin layer 4 or a SFC film flowing down an inclined surface moistened with it, a thin 5 layer or a water film flowing down a SFC surface, a collection tank 6, a pipe 7 for discharging purified water, a pipe 8 for discharging a contaminated SFC.

На фиг.2 представлена принципиальная схема реализации предлагаемого способа, где: 1 наполнитель из родственных ПФС частиц дисперсностью 1-10 мм, образующий развитую поверхность; 2 корпус; 3 удерживающие решетки; 4 патрубки для подачи ПФС; 5 патрубок для подачи загрязненной воды; 6 корпус разделителя жидкостей; 7 патрубок отвода очищенной воды; 8 патрубок отвода загрязненного ПФС. Figure 2 presents a schematic diagram of the implementation of the proposed method, where: 1 filler from related PPS particles with a particle size of 1-10 mm, forming a developed surface; 2 building; 3 holding grids; 4 nozzles for supplying SFC; 5 pipe for supplying contaminated water; 6 liquid separator housing; 7 outlet pipe for purified water; 8 branch pipe for contaminated SFC removal.

Предлагаемый способ очистки воды от органических соединений и взвешенных частиц осуществляется следующим способом (фиг.1). The proposed method of water purification from organic compounds and suspended particles is carried out in the following way (figure 1).

На поверхность 1, имеющую средство к ПФС по патрубку 2 подается ПФС, по патрубку 3 подается загрязненная вода. Так как ПФС имеет средство к поверхности 1, то он растекается по ней тонким слоем 4, увеличивая тем самым поверхность своего контакта с водой. Вода при этом тонким слоем 5 или в виде отдельных струек или капель вместе с ПФС стекает в сборную емкость 6. В сборной емкости происходит разделение двух жидкостей, имеющих существенно различные плотности. Очищенная вода удаляется через патрубок 7. Более тяжелый ПФС собирается на дне емкости и удаляется из нее через патрубки 8. On the surface 1, which has a means for PPS through pipe 2, PPS is supplied, through pipe 3 contaminated water is supplied. Since PPS has a means to surface 1, it spreads along it with a thin layer 4, thereby increasing the surface of its contact with water. In this case, water in a thin layer 5 or in the form of separate streams or drops together with SFC flows into the collection tank 6. In the collection tank, two liquids with substantially different densities are separated. The purified water is removed through the pipe 7. The heavier PPS is collected at the bottom of the tank and is removed from it through the pipes 8.

В свою очередь, поверхность, формирующая пленку ПФС, может быть образована массой частиц дисперсностью 1-10 мм, выполненных из материалов сродственных к этому ПФС или покрытых такими материалами, например, полистиролом или полиэтиленом. In turn, the surface forming the PPS film can be formed by a mass of particles with a particle size of 1-10 mm, made of materials similar to this PPS or coated with such materials, for example, polystyrene or polyethylene.

В этом случае (фиг. 2) очистка воды от дисперсных и взвешенных частиц осуществляется следующим образом. In this case (Fig. 2) water purification from dispersed and suspended particles is carried out as follows.

На поверхность 1 массы частиц дисперсностью 1-10 мм, удерживаемую в корпусе 2 с помощью решеток 3 по патрубкам 4 и 5 подаются соответственно ПФС и загрязненная вода. Так как ПФС имеет сродство к поверхности дисперсных частиц, то ПФС в виде тонкой пленки растекается по поверхности частиц и оттесняет от этой поверхности загрязненную воду. При этом вода в виде пленки протекает в свободном объеме, между частицами. On the surface 1 of the mass of particles with a particle size of 1-10 mm, held in the housing 2 by means of gratings 3 through the nozzles 4 and 5, respectively, PPS and contaminated water are supplied. Since PPS has an affinity for the surface of dispersed particles, PPS in the form of a thin film spreads over the surface of the particles and displaces contaminated water from this surface. In this case, water in the form of a film flows in a free volume, between particles.

Причем в процессе перемещения пленки ПФС по поверхности дисперсных частиц и пленки воды по объему между частицами наблюдается интенсивное взаимное перемешивание этих двух жидкостей. После прохода через массу диспеpсных частиц воды и ПФС попадает в корпус разделителя 6, в котором очищенная вода поднимается вверх по зазору между корпусами 2 и 6, а ПФС обладая значительно большей плотностью перемещается в сторону днища разделителя, где накапливается и удаляется из него по штуцеру 8. Moreover, in the process of moving the PPS film over the surface of dispersed particles and a water film in volume between the particles, intense mutual mixing of these two liquids is observed. After passing through the mass of dispersed particles of water, the SFC enters the separator body 6, in which the purified water rises up the gap between the housings 2 and 6, and having a significantly higher density, the SFC moves towards the bottom of the separator, where it accumulates and is removed from it through the nozzle 8 .

Испытания предлагаемого способа проводили в лабораторных условиях. Эффективность предлагаемого способа оценивали по энергозатратам при осуществлении данного способа в сравнении с прототипом. Tests of the proposed method was carried out in laboratory conditions. The effectiveness of the proposed method was evaluated by energy consumption when implementing this method in comparison with the prototype.

В результате было установлено, что использование сплошной развитой поверхности из полиэтилена (фиг.1) позволяет при осуществлении способа уменьшить содержание органических соединений в воде до равных с прототипом значений, без энергозатрат, связанных с механическим перемешиванием загрязненной воды и ПФС. Использование наполнителя из полистирола (фиг.2) позволяет дополнительно увеличить эффективность очистки на 20-25% без энергозатрат, связанных с механическим перемешиванием воды и ПФС. As a result, it was found that the use of a continuous developed surface made of polyethylene (Fig. 1) allows, when implementing the method, to reduce the content of organic compounds in water to values equal to those of the prototype, without the energy costs associated with the mechanical mixing of contaminated water and PPS. The use of a filler made of polystyrene (figure 2) can further increase the cleaning efficiency by 20-25% without the energy costs associated with the mechanical mixing of water and PPS.

В качестве ПФС использовались перфтордекалин (ПФД), перфторметилдекалин (ПФМД), перфтортрибутиламин (БАФ) и другие. Perfluorodecalin (PFD), perfluoromethyldecalin (PFMD), perfluorotributylamine (BAF) and others were used as PPS.

Следует также отметить, что принципиально предлагаемый способ осуществим при любых соотношениях расходов воды и ПФС и площадях развитой поверхности. It should also be noted that the fundamentally proposed method is feasible with any ratios of water consumption and SFC and developed surface areas.

Таким образом, предлагаемый процесс очистки воды по сравнению с прототипом является более эффективным и производительным и одновременно менее энергоемким. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает удаление из воды растворенных газов и ионов аммония. Thus, the proposed water purification process in comparison with the prototype is more efficient and productive and at the same time less energy intensive. In addition, the proposed method provides for the removal of dissolved gases and ammonium ions from water.

Claims

1. METHOD FOR PURIFICING WATER FROM ORGANIC COMPOUNDS AND WEIGHTED PARTICLES, comprising treating water with a liquid perfluorine compound, characterized in that water and liquid perfluorine compound are supplied to a developed surface having an affinity for perfluorine compound.

2. The method according to claim 1, characterized in that said surface is formed by particles with a particle size of 1-10 mm.