RU2522630C1 - Method of purifying technogenic waters - Google Patents
Method of purifying technogenic waters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522630C1 RU2522630C1 RU2013104815/05A RU2013104815A RU2522630C1 RU 2522630 C1 RU2522630 C1 RU 2522630C1 RU 2013104815/05 A RU2013104815/05 A RU 2013104815/05A RU 2013104815 A RU2013104815 A RU 2013104815A RU 2522630 C1 RU2522630 C1 RU 2522630C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- polyethylene glycol
- glycerol
- purified
- glycol terephthalate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки техногенных вод, а именно сточных вод металлургических, гальванических и других промышленных производств, карьерных и шахтных вод от широкого ряда токсичных тяжелых металлов, и может быть использовано в условиях предприятий горной и металлургической промышленности.The invention relates to the field of treatment of man-made waters, namely wastewater from metallurgical, galvanic and other industrial industries, quarry and mine waters from a wide range of toxic heavy metals, and can be used in mining and metallurgical enterprises.
Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий обработку воды флотореагентом и последующую флотацию. При этом в качестве флотореагента используют состав, содержащий соли синтетических жирных кислот с длиной углеводородного радикала более С21 в количестве 85-85 мас.%, смесь спиртов пиранового и диоксанового ряда в количестве 5-15 мас.% (см. патент РФ №2038328, C02F 1/62).A known method of wastewater treatment from heavy metal ions, including the treatment of water with a flotation reagent and subsequent flotation. In this case, as a flotation reagent, a composition containing synthetic fatty acid salts with a hydrocarbon radical length of more than C 21 in an amount of 85-85 wt.%, A mixture of pyran and dioxane alcohols in an amount of 5-15 wt.% Is used (see RF patent No. 2038328 , C02F 1/62).
Известный способ хотя и обеспечивает достаточно высокую степень очистки воды, но только от некоторых тяжелых металлов. При этом в воде полностью остаются такие токсичные металлы, как свинец и кадмий, а также большое количество взвешенных частиц, которые снижают прозрачность воды, в связи с чем сброс такой воды в водоемы может привести к их загрязнению и заиливанию, что вредно влияет на фауну водного бассейна.The known method, although it provides a sufficiently high degree of water purification, but only from some heavy metals. At the same time, such toxic metals as lead and cadmium, as well as a large number of suspended particles, which reduce the transparency of the water, completely remain in the water, and therefore the discharge of such water into water bodies can lead to their pollution and siltation, which adversely affects the fauna of the aquatic pool.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий предварительное растворение полиэтиленгликольтерефталата в органическом растворителе, подачу полученной смеси в очищаемую воду и последующую флотацию обработанной воды при pH 7-8 с отделением ионов цинка и меди. При этом в качестве органического растворителя используют этиленгликоль, полученную смесь подают в очищаемую воду в количестве 0,3-0,5 л/м3, а флотацию ведут в две стадии: при pH 2-3 и pH 7-8 с селективным разделением ионов тяжелых металлов (см. патент РФ №2359920, C02F 1/62).The closest analogue to the claimed object is a method of treating wastewater from heavy metal ions, including pre-dissolving polyethylene glycol terephthalate in an organic solvent, feeding the resulting mixture into purified water and subsequent flotation of the treated water at pH 7-8 with separation of zinc and copper ions. In this case, ethylene glycol is used as an organic solvent, the resulting mixture is fed into purified water in an amount of 0.3-0.5 l / m 3 , and flotation is carried out in two stages: at pH 2-3 and pH 7-8 with selective separation of ions heavy metals (see RF patent No. 2359920, C02F 1/62).
Известный способ, обеспечивая достаточно высокую степень очистки воды от ионов меди (II) и цинка, тем не менее, имеет недостаток, заключающийся в невозможности полного извлечения из очищаемой воды других токсичных тяжелых металлов, таких как никель, свинец, кадмий, железо. Кроме того, в очищенной по известной технологии воде остается значительное количество взвешенных частиц, снижающих ее прозрачность, а концентрация растворенного кислорода в ней незначительна. Все это ухудшает качество очищенной воды, ограничивает возможность сброса такой воды в природные водоемы из-за несоответствия ее нормам ПДК. Кроме того, этиленгликоль, используемый в качестве растворителя полиэтиленгликольтерефталата, является токсичным и относится к третьему классу опасности. Он обладает наркотическим действием и при попадании через кожные покровы внутрь может вызвать хроническое отравление с поражением жизненно важных органов человека (сосудов, почек, нервной системы), что небезопасно для работающих.The known method, providing a sufficiently high degree of purification of water from copper (II) ions and zinc, however, has the disadvantage that it is impossible to completely remove other toxic heavy metals, such as nickel, lead, cadmium, iron, from purified water. In addition, a significant amount of suspended particles remains in the water purified by a known technology, which reduces its transparency, and the concentration of dissolved oxygen in it is negligible. All this worsens the quality of treated water, limits the possibility of discharge of such water into natural water bodies due to its non-compliance with MPC standards. In addition, ethylene glycol used as a solvent for polyethylene glycol terephthalate is toxic and belongs to the third hazard class. It has a narcotic effect and, if ingested through the skin, can cause chronic poisoning with damage to vital human organs (blood vessels, kidneys, nervous system), which is unsafe for workers.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества очищенной воды, обеспечивающего экологически безопасное ее использование.The problem solved by the invention is to improve the quality of purified water, ensuring its environmentally safe use.
Технический результат, создаваемый заявляемым изобретением, заключается в создании условий одновременного повышения прозрачности очищенной воды и увеличения в ней концентрации растворенного кислорода при сохранении высокой степени очистки от широкого ряда находящихся в ней токсичных тяжелых металлов.The technical result created by the claimed invention is to create conditions for simultaneously increasing the transparency of purified water and increasing the concentration of dissolved oxygen in it while maintaining a high degree of purification from a wide range of toxic heavy metals contained in it.
Задача решается тем, что в известном способе очистки техногенных вод, включающим растворение полиэтиленгликольтерефталата в органическом растворителе, подачу полученной смеси в очищаемую воду и последующую флотацию обработанной воды при pH 7-8 с отделением ионов токсичных тяжелых металлов, согласно изобретению полиэтиленгликольтерефталат растворяют в глицерине, а в очищаемую воду полученную смесь подают в количестве 0,2-0,4 л/м3.The problem is solved in that in the known method for purifying man-made waters, including dissolving polyethylene glycol terephthalate in an organic solvent, feeding the resulting mixture into purified water and then flotating the treated water at pH 7-8 with the separation of toxic heavy metal ions, according to the invention, polyethylene glycol terephthalate is dissolved in glycerol, and in the purified water, the resulting mixture is fed in an amount of 0.2-0.4 l / m 3 .
Полиэтиленгликольтерефталат относится к группе алифатически-ароматических полиэфиров. Полиэтиленгликольтерефталат как твердый бытовой отход использованной ПЭТ-тары, пленок, волокон представляет собой термопласт с температурой плавления tпл=260°C и плотностью 1,38-1,4 г/см3. Этот бытовой отход составляет до 40% от всего объема мусора на полигонах страны и как правило подлежит захоронению или сжиганию, в результате чего продукты его разложения оказывают вредное воздействие на окружающую среду, а следовательно, ухудшают экологическую обстановку.Polyethylene glycol terephthalate belongs to the group of aliphatic-aromatic polyesters. Polyethylene glycol terephthalate as a solid household waste of used PET containers, films, fibers is a thermoplastic with a melting point t PL = 260 ° C and a density of 1.38-1.4 g / cm 3 . This household waste accounts for up to 40% of the total volume of garbage at the landfills of the country and is usually subject to burial or incineration, as a result of which its decomposition products have a harmful effect on the environment and, therefore, worsen the ecological situation.
Глицерин является растворителем и представляет собой бесцветную прозрачную, вязкую жидкость сладкого вкуса без запаха с температурой плавления tпл=17,9°С и температурой кипения tкип=290°C. Преимуществом использования глицерина в качестве органического растворителя является его нетоксичность.Glycerin is a solvent and is a colorless transparent, viscous, odorless sweet taste with a melting point t PL = 17.9 ° C and a boiling point t Kip = 290 ° C. The advantage of using glycerol as an organic solvent is its non-toxicity.
Смесь растворенного полиэтиленгликольтерефталата в глицерине представляет собой стойкую эмульсию светло-желтого цвета без запаха, с температурой кипения tкип=295°C и плотностью 1,37-1,52 г/см3. Образующиеся при деструкции полиэтиленгликольтерефталата ацилглицеролы обладают низкой токсичностью (4 класс опасности).The mixture of dissolved polyethylene glycol terephthalate in glycerol is a stable, odorless, light yellow emulsion with a boiling point t boiling point = 295 ° C and a density of 1.37-1.52 g / cm 3 . Acylglycerols formed during the destruction of polyethylene glycol terephthalate have low toxicity (hazard class 4).
Известно использование глицерина в качестве компонента при производстве взрывчатых веществ, алкидных смол, полиуретанов, акролеина, эмульгаторов, антифризов, смазок, кремов для обуви, мыл и клеев, парфюмерных и косметических препаратов, медицинских мазей, ликеров и кондитерских изделий, в качестве умягчителя тканей, кожи, бумаги; в качестве пластификатора при производстве пластиков; в качестве растворителя для вытяжек, ароматизаторов и пищевых красителей (см. Большой энциклопедический словарь. М.: Химия, 1998, с.138).It is known to use glycerol as a component in the manufacture of explosives, alkyd resins, polyurethanes, acrolein, emulsifiers, antifreezes, lubricants, creams for shoes, soaps and adhesives, perfumes and cosmetics, medical ointments, liquors and confectionery, as a fabric softener, leather, paper; as a plasticizer in the production of plastics; as a solvent for extracts, flavorings and food colors (see. Great Encyclopedic Dictionary. M: Chemistry, 1998, p.138).
В заявляемом способе глицерин при взаимодействии с полиэтиленгликольтерефталатом проявляет известное свойство растворителя. Однако наравне с известным техническим свойством в смеси с полиэтиленгликольтерефталатом глицерин способствует созданию нуклеофильных реакционных центров, обеспечивающих одновременное проявление вышеуказанной смесью комплекса новых технических свойств: собирательных, пенообразующих и агрегирующих свойств.In the inventive method, glycerol, when reacted with polyethylene glycol terephthalate, exhibits a known solvent property. However, along with the well-known technical property in a mixture with polyethylene glycol terephthalate, glycerol contributes to the creation of nucleophilic reaction centers that ensure the simultaneous manifestation of the above mixture of a complex of new technical properties: collective, foaming and aggregating properties.
Это происходит в результате того, что полиэтиленгликольтерефталат в смеси с глицерином подвергается деструкции с образованием ряда соединений, содержащих нуклеофильные реакционные центры, такие как гидроксильные -OH, сложноэфирные - C(O)O-, карбоксильные -C(O)OH - группы, а также ароматические структуры. Молекулы продуктов деструкции относятся к основаниям Льюиса и представляют собой нуклеофильные реагенты с электронодонорными активными центрами. Ионы тяжелых металлов во флотационных системах при значениях pH 7-8 находятся в виде аквакатионов и аквагидроксокомплексов, они являются кислотами Льюиса, содержащими электрофильные центры с электроноакцепторными свойствами. Образованные при деструкции полиэтиленгликольтерефталата в глицерине электроноакцепторные нуклеофильные группы образуют хелатные комплексные соединения с тяжелыми металлами, такими как медь, цинк, никель, свинец, железо, кадмий и одновременно с взвешенными частицами, такими как частицы глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, находящимися в очищаемой воде. Молекулы соединений, входящие в состав полученной смеси, являются лигандами, которые связывают аквакатионы и аквагидроксокомплексы токсичных тяжелых металлов очищаемой воды в сублаты за счет химических и неспецифических взаимодействий. Образующиеся при этом внутрикомплексные соединения характеризуются высокими значениями энергии стабилизации полем лигандов, так как не имеют внешней сферы, а, следовательно, центров сольватации, что предотвращает их растворение в воде. При этом их высокая устойчивость является следствием экранирования ионов тяжелых металлов лигандами. Глицерин способствует образованию тонкодисперсных гидрофобных осадков ионов металлов с малой плотностью и большой площадью поверхности (сублатов) и при последующей флотации очищаемой воды мелкие пузырьки воздуха, всплывая в объеме воды, взаимодействуют с сублатами и выносят их на поверхность, образуя трехфазную устойчивую пену, которая в дальнейшем подвергается сгущению и фильтрованию.This is due to the fact that polyethylene glycol terephthalate in a mixture with glycerin undergoes degradation to form a number of compounds containing nucleophilic reaction centers, such as hydroxyl-OH, ester-C (O) O-, carboxyl-C (O) OH - groups, and also aromatic structures. The molecules of the degradation products belong to the Lewis bases and are nucleophilic reagents with electron-donating active centers. Heavy metal ions in flotation systems at pH 7-8 are in the form of aquacations and aquahydroxocomplexes; they are Lewis acids containing electrophilic centers with electron-withdrawing properties. The electron-withdrawing nucleophilic groups formed during the degradation of polyethylene glycol terephthalate in glycerol form chelate complexes with heavy metals such as copper, zinc, nickel, lead, iron, cadmium, and simultaneously with suspended particles such as clay, sand, silt particles, suspended organic and inorganic substances located in the treated water. The molecules of the compounds that make up the mixture are ligands that bind aquacations and aquahydroxocomplexes of toxic heavy metals of purified water into sublates due to chemical and nonspecific interactions. The resulting complex compounds are characterized by high stabilization energy by the field of ligands, since they do not have an external sphere, and, consequently, solvation centers, which prevents their dissolution in water. Moreover, their high stability is a consequence of the screening of heavy metal ions by ligands. Glycerin promotes the formation of finely dispersed hydrophobic precipitates of metal ions with a low density and large surface area (sublates) and, during subsequent flotation of the purified water, small air bubbles, floating in the water volume, interact with the sublates and bring them to the surface, forming a three-phase stable foam, which subsequently subjected to thickening and filtering.
Благодаря наличию в молекуле трех гидроксильных групп глицерин дает три ряда производных, причем моно- и дипроизводные могут существовать в виде двух структурных изомеров, а производные глицерина типа CH2XCHOHCH2OH или CH2XCHXCH2OH - в виде оптических изомеров.Due to the presence of three hydroxyl groups in the molecule, glycerol gives three rows of derivatives, and mono- and dipro derivatives can exist as two structural isomers, and glycerol derivatives of the type CH 2 XCHOHCH 2 OH or CH 2 XCHXCH 2 OH as optical isomers.
Моно- и дипроизводные глицерина содержат свободные гидроксильные группы, находящиеся в трансположении и являются реакционными центрами для активных центров взвешенных частиц, таких как глина, песок, ил, суспендированные органические и неорганические вещества, присутствующих в воде. В результате специфического взаимодействия между ними образуются агломераты, которые также захватываются пузырьками пены и извлекаются из воды в виде сфлокулированных частиц. Синергетический эффект смеси полиэтиленгликольтерефталата в глицерине обусловлен формированием пористых наноструктур, имеющие вид сотовых ячеек, которые далее за счет процессов самоорганизации образуют более сложные объемные структуры, обладающие флокуляционной активностью.Mono- and dipro derivatives of glycerol contain free hydroxyl groups located in the transposition and are reaction centers for active centers of suspended particles, such as clay, sand, silt, suspended organic and inorganic substances present in water. As a result of a specific interaction between them, agglomerates are formed, which are also captured by foam bubbles and are removed from the water in the form of flocculated particles. The synergistic effect of a mixture of polyethylene glycol terephthalate in glycerol is due to the formation of porous nanostructures having the appearance of cell cells, which then, due to self-organization processes, form more complex bulk structures with flocculation activity.
Одновременно с собирательными свойствами заявляемая смесь проявляет и пенообразующие свойства. Сочетание образующихся в процессе деструкции смеси полиэтиленглкольтерефталата в глицерине, алкокси- и гидроксигрупп синергетически повышает вспенивающие свойства указанной смеси. Адсорбируясь на границе раздела вода - воздух, алкокси- и гидроксигруппы ориентируются в водную фазу. Взаимодействуя с данными полярными группами, диполи воды гидратируют их, создавая каркас ячеистой пленочно-каналовой структуры известной жесткости и способствуя упрочению поверхностного адсорбционного слоя пузырька воздуха. Глицерин, обладая высокой вязкостью, концентрируется на поверхности вода - воздух, локально повышая вязкость и, следовательно, устойчивость пен. Наличие у глицерина трех гидроксильных групп, несущих на атомах кислорода значительный отрицательный заряд, и высокая поляризация молекул заявляемой смеси, увеличивает ее дисперсность и устойчивость образующихся пузырьков пены вследствие высокой поверхностной активности глицерина по отношению к границе раздела фаз жидкость - газ, что обусловливает высокую устойчивость трехфазной пены и позволяет проводить эффективную очистку техногенных вод не только от токсичных тяжелых металлов, но и от взвешенных частиц, находящихся в них, что значительно повышает прозрачность очищенной воды. Одновременно с этим молекулы воды, освобожденные от различных типов взаимодействий с ионами металлов и взвешенных частиц, образуют стабильные водородные связи с молекулами кислорода, что обеспечивает повышение степени насыщения очищенной воды кислородом.Along with the collective properties of the inventive mixture exhibits foaming properties. The combination of a mixture of polyethylene glycol terephthalate formed in the process of degradation in glycerol, alkoxy and hydroxy groups synergistically increases the foaming properties of this mixture. Adsorbed at the water-air interface, alkoxy and hydroxy groups are oriented to the water phase. Interacting with these polar groups, water dipoles hydrate them, creating a skeleton of a cellular film-channel structure of known stiffness and contributing to the strengthening of the surface adsorption layer of the air bubble. Glycerin, having a high viscosity, concentrates on the surface of the water - air, locally increasing the viscosity and, therefore, the stability of the foams. The presence of three hydroxyl groups of glycerol, which carry a significant negative charge on the oxygen atoms, and the high polarization of the molecules of the claimed mixture increase its dispersion and stability of the resulting foam bubbles due to the high surface activity of glycerol with respect to the liquid-gas phase boundary, which makes the three-phase highly stable foam and allows for the efficient purification of man-made waters not only from toxic heavy metals, but also from suspended particles in them, which considerably increases the transparency of the purified water. At the same time, water molecules freed from various types of interactions with metal ions and suspended particles form stable hydrogen bonds with oxygen molecules, which provides an increase in the degree of saturation of purified water with oxygen.
Кроме того, смесь полиэтиленгликольтерефталата с глицерином обладает высоким сродством к ионам тяжелых металлов и взвешенным частицам, поэтому расход смеси для очистки воды чрезвычайно мал. Глицерин в отличие от этиленгликоля не токсичен (используется в пищевой промышленности), более доступен. Таким образом, в заявляемом способе очистки техногенных вод реагентный и технологический режимы позволяют обеспечить высокое качество очищенной воды за счет одновременной высокой степени очистки ее от широкого ряда токсичных тяжелых металлов, повышения прозрачности воды и увеличения концентрации растворенного кислорода в ней. При этом глицерин нетоксичен и использование его для очистки воды безопасно. Все это позволяет использовать очищенную воду не только как оборотную для промышленных условий, но и как экологически безопасную для сброса в реки и озера, что обеспечит сохранность фауны водных бассейнов.In addition, the mixture of polyethylene glycol terephthalate with glycerin has a high affinity for heavy metal ions and suspended particles, so the consumption of the mixture for water purification is extremely small. Glycerin, unlike ethylene glycol, is non-toxic (used in the food industry), more accessible. Thus, in the inventive method for purifying man-made waters, the reagent and technological modes allow to ensure high quality of purified water due to its simultaneous high degree of purification from a wide range of toxic heavy metals, increasing the transparency of water and increasing the concentration of dissolved oxygen in it. At the same time, glycerin is non-toxic and its use for water purification is safe. All this allows the use of purified water not only as recycle for industrial conditions, but also as environmentally friendly for discharge into rivers and lakes, which will ensure the safety of the fauna of water pools.
На основании вышеприведенного анализа можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ очистки техногенных вод не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Based on the above analysis, we can conclude that for a specialist, the inventive method for purifying man-made waters does not follow explicitly from the prior art, and therefore meets the patentability condition “inventive step”.
Пример осуществления способаAn example of the method
Полиэтиленгликольтерефталат, например, в виде волокна или твердой ПЭТ-тары, измельчают и предварительно растворяют в глицерине в соотношении 1:1-1:3 при температуре 200°C. Полученная при этом смесь представляет собой стойкую эмульсию светло-желтого цвета без запаха.Polyethylene glycol terephthalate, for example, in the form of fiber or solid PET containers, is crushed and pre-dissolved in glycerol in a ratio of 1: 1-1: 3 at a temperature of 200 ° C. The resulting mixture is a stable emulsion of light yellow color.
Растворение полиэтиленгликольтерефталата в глицерине в заявляемом количестве 1:1-1:3 позволяет получать смесь, одновременно обладающую комплексом технических свойств: собирательных, пенообразующих и агрегирующих. Это обеспечит извлечение из очищаемой воды широкого ряда тяжелых токсичных металлов, таких как медь, цинк, никель, свинец, железо, кадмий, повышение ее прозрачности и увеличение концентрации растворенного в воде кислорода. Все это повышает качество очищенной воды, обеспечивая экологическую безопасность ее использования.The dissolution of polyethylene glycol terephthalate in glycerol in the claimed amount of 1: 1-1: 3 allows you to get a mixture that simultaneously has a set of technical properties: collective, foaming and aggregating. This will ensure the extraction of a wide range of heavy toxic metals from purified water, such as copper, zinc, nickel, lead, iron, cadmium, increase its transparency and increase the concentration of oxygen dissolved in water. All this improves the quality of purified water, ensuring environmental safety of its use.
Смешивать полиэтиленгликольтерефталат с глицерином в соотношении меньшем чем 1:1 нецелесообразно, так как при этом полиэтиленгликольтерефталат подвергается деструкции не в полной мере, в смеси остаются твердые частицы полиэтиленгликольтерефталата, что приводит к извлечению незначительной части тяжелых металлов, а взвешенные частицы полностью остаются в воде, в результате чего качество очищенной воды резко снижается.It is not advisable to mix polyethylene glycol terephthalate with glycerin in a ratio of less than 1: 1, since polyethylene glycol terephthalate is not completely degraded in the mixture, solid particles of polyethylene glycol terephthalate remain in the mixture, which leads to the extraction of an insignificant part of heavy metals, and suspended particles completely remain in water, in As a result, the quality of purified water is sharply reduced.
Смешивать полиэтиленгликольтерефталат с глицерином в соотношении, большем чем 1:3 также нецелесообразно, так как, во-первых избыток глицерина в смеси приведет к удорожанию технологии. Во-вторых, молекулы глицерина в очищаемой воде будут образовывать гидрофильные комплексные соединения с ионами тяжелых металлов, что снизит степень очистки воды от них, при этом такие высокотоксичные тяжелые металлы, как свинец и кадмий полностью останутся в очищенной воде. Кроме того, адсорбируясь на поверхности взвешенных частиц глицерин будет образовывать защитную оболочку, представляющую из себя своеобразный структурно-механический барьер для образования агломератов, а это снизит качество очищенной воды и исключит возможность сброса ее в природные водоемы без дополнительной очистки.Mixing polyethylene glycol terephthalate with glycerin in a ratio of more than 1: 3 is also impractical, because, firstly, an excess of glycerol in the mixture will lead to a higher cost of technology. Secondly, glycerol molecules in the treated water will form hydrophilic complex compounds with heavy metal ions, which will reduce the degree of water purification from them, while highly toxic heavy metals such as lead and cadmium will remain completely in the purified water. In addition, glycerin adsorbed on the surface of suspended particles will form a protective shell, which is a kind of structural and mechanical barrier to the formation of agglomerates, and this will reduce the quality of purified water and exclude the possibility of its discharge into natural water bodies without additional purification.
В заявляемом способе после растворения полиэтиленгликольтерефталата в глицерине полученную смесь в количестве 0,2-0,4 л/м3 подают в камеру флотационной машины с очищаемой техногенной водой. Затем осуществляют процесс флотации при pH 7-8.In the inventive method, after dissolving the polyethylene glycol terephthalate in glycerol, the resulting mixture in an amount of 0.2-0.4 l / m 3 is fed into the chamber of a flotation machine with purified technogenic water. Then carry out the flotation process at pH 7-8.
Техногенную воду и смесь флотируют в течение 5 минут до образования пенного продукта, содержащего сублаты тяжелых металлов и взвешенных частиц. После этого полученные пенные продукты, содержащие такие ценные компоненты как медь, цинк, никель, свинец, железо, кадмий и представляющие собой товарную продукцию, высушивают и направляют для последующего использования в металлургических процессах.Technogenic water and the mixture are floated for 5 minutes until the formation of a foam product containing sublates of heavy metals and suspended particles. After that, the resulting foam products containing valuable components such as copper, zinc, nickel, lead, iron, cadmium and representing commercial products are dried and sent for subsequent use in metallurgical processes.
При этом очищенную воду можно использовать: во-первых, как оборотную в производственных процессах или как техническую - для использования в теплосетях, во-вторых, как экологически безопасную из-за высокой прозрачности и насыщенности достаточным количеством кислорода очищенную воду можно сбрасывать в реки и озера, в том числе в водоемы рыбохозяйственных предприятий.At the same time, purified water can be used: firstly, as circulating water in production processes or as technical water - for use in heating systems, and secondly, as environmentally friendly because of high transparency and saturation with sufficient oxygen, purified water can be discharged into rivers and lakes , including in reservoirs of fishery enterprises.
Подача смеси в заявляемом количестве в процесс флотации позволяет улучшить адсорбцию за счет взаимодействия полярных атомов и функциональных групп его молекул с электрофильными центрами тяжелых металлов. Улучшение условий адсорбции собирателя позволяет повысить гидрофобизацию и флотируемость, а следовательно, позволяет извлечь из очищаемой воды все токсичные тяжелые металлы и взвешенные частицы одновременно.The supply of the mixture in the claimed amount to the flotation process allows to improve adsorption due to the interaction of polar atoms and functional groups of its molecules with electrophilic centers of heavy metals. Improving the adsorption conditions of the collector allows to increase hydrophobization and floatability, and therefore, allows to extract all toxic heavy metals and suspended particles from the purified water at the same time.
Подавать смесь полиэтиленгликольтерефталата с глицерином в количестве, меньшем чем 0,2 л/м3 нецелесообразно, так как при этом снижается степень очистки воды, что объясняется дефицитом активных нуклеофильных центров.Serving a mixture of polyethylene glycol terephthalate with glycerol in an amount of less than 0.2 l / m 3 is impractical, since this reduces the degree of water purification, which is explained by the deficiency of active nucleophilic centers.
Повышать расход смеси больше чем 0,4 л/м3 нецелесообразно, так как в очищаемой воде остается избыток смеси, что снижает прозрачность воды и увеличивает расходы на дополнительную очистку воды.It is not advisable to increase the flow rate of the mixture by more than 0.4 l / m 3 , since there is an excess of the mixture in the treated water, which reduces the transparency of the water and increases the cost of additional water treatment.
Для обоснования преимуществ заявляемого способа очистки техногенных вод по сравнению со способом, взятым за прототип, были проведены лабораторные испытания.To substantiate the advantages of the proposed method for purifying man-made waters in comparison with the method taken as a prototype, laboratory tests were carried out.
Очистке подвергалась техногенная вода, содержащая, мг/л: медь 250, цинк 170, железо 220, никель 2, свинец 0,5, кадмий 0,6.Technogenic water was purified, containing, mg / L: copper 250, zinc 170, iron 220, nickel 2, lead 0.5, cadmium 0.6.
Для очистки воды использовали смесь растворенного полиэтиленгликольтерефталата в глицерине.For water purification, a mixture of dissolved polyethylene glycol terephthalate in glycerol was used.
В процессе лабораторных испытаний было проведено 16 опытов, в том числе: опыты №1-9 - с заявляемыми технологическими режимами; опыт №10, 11, 12 - с режимами, выходящими за минимальные заявляемые значения; опыт №13, 14, 15 - с режимами, выходящими за максимальные заявляемые значения; опыт №16 - с режимами способа, взятого за прототип.In the process of laboratory tests, 16 experiments were carried out, including: experiments No. 1-9 - with the claimed technological modes; experience No. 10, 11, 12 - with modes that go beyond the minimum declared values; experience No. 13, 14, 15 - with modes that go beyond the maximum declared values; experience No. 16 - with the modes of the method taken as a prototype.
В способе, взятом за прототип, в камеру флотационной машины с очищаемой техногенной водой подавали флотореагент, полученный растворением полиэтилегликольтерефталата в этиленгликоле в количестве 0,5 л/м3.In the method taken as a prototype, a flotation reagent obtained by dissolving polyethylene glycol terephthalate in ethylene glycol in an amount of 0.5 l / m 3 was fed into the chamber of a flotation machine with purified technogenic water.
Процесс флотации по заявляемому способу и прототипу осуществляли при pH 7-8 в течение 5 минут. В лабораторных опытах пенный продукт самотеком шел на фильтрационную установку, а очищенная вода шла на контроль.The flotation process according to the claimed method and prototype was carried out at pH 7-8 for 5 minutes. In laboratory experiments, the foam product by gravity went to the filtration unit, and purified water went to the control.
Составы смесей и технологические режимы исследуемых способов очистки воды представлены в таблице №1.The compositions of the mixtures and technological modes of the investigated methods of water purification are presented in table No. 1.
Результаты лабораторных испытаний приведены в таблице №2.The results of laboratory tests are shown in table No. 2.
Как видно из результатов испытаний, приведенных в таблице 2, заявляемый способ очистки сточных техногенных вод (опыты №1-№9) по сравнению с прототипом (опыт №14) позволяет повысить качество очищенной воды за счет:As can be seen from the test results shown in table 2, the inventive method of purification of industrial wastewater (experiments No. 1-No. 9) compared with the prototype (experiment No. 14) can improve the quality of purified water due to:
- высокой степени очистки воды от всех тяжелых металлов;- a high degree of water purification from all heavy metals;
- повышения прозрачности очищенной воды до 24-30 см;- increase the transparency of purified water up to 24-30 cm;
- повышения содержания растворенного кислорода в воде до 4,2-6 мг/л. Кроме того, заявляемый способ очистки техногенных вод безопасен и технологически прост в осуществлении, позволяет утилизировать твердые бытовые отходы полиэтиленгликольтерефталата (ПЭТ-тара), а также получать товарные продукты, состоящие из ценных металлов, для производственных нужд металлургических предприятий.- increase the content of dissolved oxygen in water to 4.2-6 mg / l. In addition, the inventive method of treating man-made waters is safe and technologically simple to implement, allows you to dispose of solid household waste polyethylene glycol terephthalate (PET containers), as well as to obtain marketable products consisting of valuable metals for the production needs of metallurgical enterprises.
Использовать заявляемый способ очистки техногенных вод с технологическими режимами, выходящими за заявляемые пределы нецелесообразно, так как при этом качество очищаемой воды значительно снижается (опыты №10-15).Using the inventive method for purifying man-made waters with technological regimes that go beyond the stated limits is impractical, since the quality of the water being purified is significantly reduced (experiments No. 10-15).
Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить качество очищенной воды, обеспечивающее экологическую безопасность ее использования при сбросе в природные и искусственные водные бассейны, а также при использовании ее в промышленных условиях.Thus, the claimed method can improve the quality of purified water, ensuring environmental safety of its use when discharged into natural and artificial water basins, as well as when using it in an industrial environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013104815/05A RU2522630C1 (en) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Method of purifying technogenic waters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013104815/05A RU2522630C1 (en) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Method of purifying technogenic waters |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2522630C1 true RU2522630C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51217443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013104815/05A RU2522630C1 (en) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | Method of purifying technogenic waters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2522630C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090008325A1 (en) * | 2005-04-29 | 2009-01-08 | The University Of Akron | Affinity Foam Fractionation for Collection and Purification of Materials |
| RU2359920C1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Method of waste water cleaning from heavy metal ions |
-
2013
- 2013-02-05 RU RU2013104815/05A patent/RU2522630C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090008325A1 (en) * | 2005-04-29 | 2009-01-08 | The University Of Akron | Affinity Foam Fractionation for Collection and Purification of Materials |
| RU2359920C1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Method of waste water cleaning from heavy metal ions |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СУХОРОСЛОВА М. М. и др., Лабораторный практикум по химии и технологии органических веществ, Томск, Издательство ТПУ, 2002, с. 55-57 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sharma | Industrial chemistry | |
| Rashid et al. | Sustainable wastewater treatment via dye–surfactant interaction: a critical review | |
| Shakir et al. | Removal of rhodamine B (a basic dye) and thoron (an acidic dye) from dilute aqueous solutions and wastewater simulants by ion flotation | |
| Nadafi et al. | Reactive Red 120 dye removal from aqueous solution by adsorption on nano-alumina | |
| Li et al. | Effects of pH and temperature on the leaching of di (2-ethylhexyl) phthalate and di-n-butyl phthalate from microplastics in simulated marine environment | |
| Hashim et al. | Application of colloidal gas aphrons for pollution remediation | |
| Mrowiec | Plastic pollutants in water environment | |
| CN102127509B (en) | Method, device and system for isolating microalgae | |
| Li et al. | Separation of oil from wastewater by column flotation | |
| EP3759052B1 (en) | Use of alkyl-trichlorosilanes for the removal of microplastic particles from water and/or a body of water | |
| CN105880031B (en) | A kind of method of hydrophilic coal slime flotation | |
| Patni et al. | Recycling and re-usage of oilfield produced water–A review | |
| WO2015106154A1 (en) | Method for recycling oilfield and other wastewater | |
| Corpuz et al. | Enhanced removal of mixed metal ions from aqueous solutions using flotation by colloidal gas aphrons stabilized with sodium alginate | |
| CN113119350A (en) | Method for mineralizing, enriching and separating environmental micro-nano plastic pollutants | |
| RU2522630C1 (en) | Method of purifying technogenic waters | |
| CN104961189B (en) | Method for treating chlorophenol-containing wastewater | |
| CN100420508C (en) | A kind of microemulsion and its preparation method and its application in treating phenolic industrial wastewater | |
| Nazari et al. | Biosorptive flotation of copper ions from dilute solution using BSA-coated bubbles | |
| DE2328777C2 (en) | Process for separating organic substances that are sparingly soluble in water from aqueous multiphase systems by adsorption | |
| RU2359920C1 (en) | Method of waste water cleaning from heavy metal ions | |
| US12264284B2 (en) | Treatment of contaminated oil produced by oil and gas wells | |
| DE102009056175B4 (en) | Method and device for removing particulate and / or dissolved substances from aqueous media | |
| RU2612162C1 (en) | Method of flotation extraction of rare metals | |
| CN106007070B (en) | A kind of processing method of the water base cutting waste fluid of high concentration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20171204 |