RU2835103C1 - Method of purifying waste water from sulphides - Google Patents
Method of purifying waste water from sulphides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2835103C1 RU2835103C1 RU2024103348A RU2024103348A RU2835103C1 RU 2835103 C1 RU2835103 C1 RU 2835103C1 RU 2024103348 A RU2024103348 A RU 2024103348A RU 2024103348 A RU2024103348 A RU 2024103348A RU 2835103 C1 RU2835103 C1 RU 2835103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stabilizer
- sulphides
- waste water
- iron
- trilon
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод промышленных предприятий (кожевенных, целлюлозно-бумажных, химических, нефтяных и др.) от сульфидов.The invention relates to the field of purification of natural and waste water from industrial enterprises (tanneries, pulp and paper, chemical, oil, etc.) from sulfides.
Известны способы очистки от сульфидов и сероводорода с использованием железосодержащих реагентов (гидрохлорида железа, сульфата железа и др.) путем фильтрования воды через слой зернистой загрузки предварительно заполненным железосодержащим реагентом (см. Клячко В.А. Очистка природных вод / В.А. Клячко, И.Э. Апельцин. М.: Стройиздат, 1971, с. 479-481; а.с. СССР № 941303, 1982; патент РФ № 2285682, 2006; патент РФ № 2361822, 2009). There are known methods for cleaning from sulfides and hydrogen sulfide using iron-containing reagents (iron hydrochloride, iron sulfate, etc.) by filtering water through a layer of granular filling pre-filled with an iron-containing reagent (see Klyachko V.A. Purification of Natural Waters / V.A. Klyachko, I.E. Apeltsin. Moscow: Stroyizdat, 1971, pp. 479-481; USSR patent No. 941303, 1982; Russian Federation patent No. 2285682, 2006; Russian Federation patent No. 2361822, 2009).
Общим недостатком указанных способов является высокий расход реагентов, использованных в процессе очистки и регенерации, капитальные и иные затраты при строительстве и эксплуатации фильтровального оборудования.The general disadvantage of these methods is the high consumption of reagents used in the cleaning and regeneration process, capital and other costs during the construction and operation of filter equipment.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ очистки, включающий окислительно-восстановительное взаимодействие сероводорода и сульфид-ионов с железным комплексом этилендиаминтетраацетата (двунатриевая соль - трилон Б), содержащего стабилизатор из ди- и триэтаноламинов в количестве 15-45 г/л (патент РФ № 2042403, 1995). The closest to the proposed technical solution is a purification method that includes the oxidation-reduction interaction of hydrogen sulfide and sulfide ions with an iron complex of ethylenediaminetetraacetate (disodium salt - Trilon B), containing a stabilizer of di- and triethanolamines in an amount of 15-45 g/l (RU Patent No. 2042403, 1995).
Недостатком известного способа является повышенная коррозионная агрессивность по отношению к конструкционной стали железного комплекса этилендиаминтетраацетата, существенные потери комплексообразователя на грамм полученной серы, высокий расход (15-45 г/л) и затраты на использование стабилизатора - ди- и триэтаноламин.The disadvantage of the known method is the increased corrosive aggressiveness of the iron complex of ethylenediaminetetraacetate towards structural steel, significant losses of the complexing agent per gram of sulfur obtained, high consumption (15-45 g/l) and costs for using the stabilizer - di- and triethanolamine.
Суть окислительно-восстановительного способа очистки от сероводорода и сульфид-ионов заключается в том, что ионы трехвалентного железа вследствие относительно высокого окислительно-восстановительного потенциала = +0,77в являются окислителем для сероводорода и сульфид-ионов = -0,476в. Разность потенциалов обеспечивает высокую скорость и глубину превращения сульфид-ионов в атомарную серу. Об этом свидетельствует рассчитанное значение константы скорости окисления-восстановления:The essence of the oxidation-reduction method of purification from hydrogen sulfide and sulfide ions is that trivalent iron ions, due to their relatively high oxidation-reduction potential, = +0.77v are an oxidizer for hydrogen sulfide and sulfide ions = -0.476v. The potential difference ensures a high rate and depth of conversion of sulfide ions into atomic sulfur. This is evidenced by the calculated value of the oxidation-reduction rate constant:
- Окислитель - Oxidizer
- Восстановитель - Restorer
Где - стандартный потенциал = +0,77в,Where - standard potential = +0.77v,
- стандартный потенциал = -0,476в, - standard potential = -0.476v,
n - число электронов,n is the number of electrons,
0,059 = () при температуре 25°С.0.059 = ( ) at a temperature of 25°C.
Роль комплексообразователя - образование устойчивого комплекса с Fe3+, не гидролизующегося и выпадающего из раствора в виде гидроксида, снижающего эффективность окисления. Однако высокая комплексообразующая способность трилона Б как с двух, так и с трехвалентными ионами железа (рК соответственно 14,27 и 25,0) отрицательно сказывается на величине коррозии в присутствии железного комплекса трилона Б и, как следствие, влияет на увеличении расхода его на количество образующейся серы.The role of the complexing agent is to form a stable complex with Fe 3+ that does not hydrolyze and precipitates from the solution in the form of hydroxide, reducing the efficiency of oxidation. However, the high complexing ability of Trilon B with both divalent and trivalent iron ions (pK 14.27 and 25.0, respectively) has a negative effect on the amount of corrosion in the presence of the iron complex of Trilon B and, as a consequence, affects the increase in its consumption on the amount of sulfur formed.
Технической задачей данного изобретения является снижение удельного расхода комплексообразователя - этилендиаминтетераацетата (трилон Б) на грамм образующейся серы, снижение величины коррозии оборудования вследствие высокой коррозионной агрессивности по отношению к конструкционной стали.The technical objective of this invention is to reduce the specific consumption of the complexing agent - ethylenediaminetetraacetate (Trilon B) per gram of sulfur formed, and to reduce the amount of corrosion of equipment due to high corrosive aggressiveness towards structural steel.
Техническая задача достигается тем, что заявляется способ очистки сточных вод от сульфидов, включающий взаимодействие комплекса железа с этилендиаминтетраацетатом (трилон Б) и стабилизатора с водой, содержащей сульфид-ионы, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют нитрилотриметиленфосфоновую кислоту в количестве 0,01-0,1 % от массы поглотительного раствора.The technical task is achieved by the fact that a method for purifying wastewater from sulfides is declared, which includes the interaction of an iron complex with ethylenediaminetetraacetate (Trilon B) and a stabilizer with water containing sulfide ions, characterized in that nitrilotrimethylenephosphonic acid is used as a stabilizer in an amount of 0.01-0.1% of the mass of the absorption solution.
В качестве стабилизатора в заявляемом способе используют комплексообразователь - нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТФ), взятую в количестве 0,01-0,1 % от массы поглотительного раствора, которая образует с ионами железа практически нерастворимый комплекс (растворимость 5,5⋅10-4 г/л) (cм. Н.М. Дятлова, В.Я. Темкина, К.И. Попов, Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: Химия, 1988. 544 с.). Образующийся осадок образует защитную пленку на поверхности металла, которая защищает его от дальнейшей коррозии и сокращает расход трилона Б в процессе осаждения серы из раствора.The stabilizer used in the claimed method is a complexing agent - nitrilotrimethylenephosphonic acid (NTP), taken in an amount of 0.01-0.1% of the mass of the absorption solution, which forms a virtually insoluble complex with iron ions (solubility 5.5⋅10 -4 g / l) (see N.M. Dyatlova, V.Ya. Temkina, K.I. Popov, Complexones and Complexonates of Metals. Moscow: Chemistry, 1988. 544 p.). The resulting precipitate forms a protective film on the surface of the metal, which protects it from further corrosion and reduces the consumption of Trilon B in the process of precipitation of sulfur from the solution.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно соответствует критерию «новизна».A comparison of the claimed technical solution with the prototype shows that it meets the “novelty” criterion.
Заявляемое техническое решение возможно реализовать при помощи известных технологических и технических средств, поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».The claimed technical solution can be implemented using known technological and technical means, therefore it meets the criterion of “industrial applicability”.
При проведении патентных исследований заявляемая совокупность признаков выявлена не была, поэтому можно предположить, что техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».During the patent research, the claimed set of features was not identified, therefore it can be assumed that the technical solution meets the criterion of “inventive step”.
Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами:The claimed method is illustrated by the following examples:
В реактор, содержащий 0,1г-экв моноядерного железного комплекса трилона Б (18,6 г трилона Б и 2,8 г Fe3+ - мольное соотношение 1:1), постепенно добавляют раствор сульфида натрия с концентрацией 3,9 г/л (0,1Н раствор). В процессе добавления контролируют потенциал с помощью платинового электрода и содержание сульфид-ионов с помощью сульфидселективного электрода (ХС-Sкр-001). Раствор дополнительно содержит стабилизатор - нитрилтриметиленфосфоновую кислоту (НТФ) в количестве 0,01-0,1 % от массы поглотительного раствора. Процесс добавления сульфида натрия проводят до резкого снижения потенциала платинового электрода (использовался прибор «Эксперт-001») и появления в растворе сульфид-ионов. Одновременно в процессе осаждения серы измерялось остаточное содержание сульфид-ионов с помощью сульфидселективного электрода XC-Sкр-001 по стандартной методике. A solution of sodium sulfide with a concentration of 3.9 g/l (0.1N solution) is gradually added to a reactor containing 0.1 g-eq of the mononuclear iron complex of trilon B (18.6 g of trilon B and 2.8 g of Fe 3+ - molar ratio of 1:1). During the addition, the potential is monitored using a platinum electrode and the content of sulfide ions is monitored using a sulfide-selective electrode (HS-Skr-001). The solution additionally contains a stabilizer - nitrile trimethylene phosphonic acid (NTP) in an amount of 0.01-0.1% of the mass of the absorption solution. The process of adding sodium sulfide is carried out until the potential of the platinum electrode sharply decreases (the Expert-001 device was used) and sulfide ions appear in the solution. At the same time, during the sulfur precipitation process, the residual content of sulfide ions was measured using a sulfide-selective electrode XC-Sкр-001 according to the standard method.
При проведении примеров конкретного выполнения использовалась сталь марки СТ.10.When conducting examples of specific implementation, steel grade ST.10 was used.
Использованные при измерениях методики широко известны и описаны, например Ануфриев Н. Г., Комарова Е. Е., Смирнова Н. Е. Универсальный коррозиметр для научных исследований и производственного контроля коррозии металлов и покрытий // Коррозия: материалы, защита. 2004, № 1. С. 42-47; Защитные покрытия как способ ингибирования коррозии в промышленности и энергетике / Б. Н. Дрикер, Н. В. Цирульникова, А. А. Протазанов, Н. Н. Стягов // Энергосбережение и водоподготовка. - 2023. - № 2(142). - С. 4-6.The methods used in the measurements are widely known and described, for example by Anufriev N. G., Komarova E. E., Smirnova N. E. Universal corrosion meter for scientific research and industrial control of metal and coating corrosion // Corrosion: materials, protection. 2004, No. 1. P. 42-47; Protective coatings as a method of corrosion inhibition in industry and energy / B. N. Driker, N. V. Tsirulnikova, A. A. Protazanov, N. N. Styagov // Energy saving and water treatment. - 2023. - No. 2 (142). - P. 4-6.
Данные представлены на Фиг. 1 (изменение потенциала платинового электрода).The data are presented in Fig. 1 (change in potential of the platinum electrode).
Поглотительный раствор - раствор 0,1 г-экв железного комплекса трилона Б (18,6 г/л и 2,8 г/л Fe2+).Absorption solution - a solution of 0.1 g-eq of the iron complex of trilon B (18.6 g/l and 2.8 g/l Fe 2+ ).
Скорость коррозии контролировали с помощью прибора «Эксперт-004» методом измерения поляризационного сопротивления. Расход трилона Б г/г образующейся серы определяли титрованием фильтрата стандартным раствором сульфата магния по известной методике. Количество образующейся серы определяли весовым методом по стандартной методике.The corrosion rate was controlled using the Expert-004 device by measuring the polarization resistance. The consumption of Trilon B g/g of sulfur formed was determined by titrating the filtrate with a standard solution of magnesium sulfate using a known method. The amount of sulfur formed was determined by the weight method using a standard method.
В аналогичных условиях проводили испытания в соответствии с прототипом (см. Патент РФ № 2042403, 1995). Данные приведены в табл.1.Under similar conditions, tests were carried out in accordance with the prototype (see Russian Patent No. 2042403, 1995). The data are given in Table 1.
Полученные данные являются средними из серии пяти параллельных определений. Относительная погрешность результатов измерений составляет ± 5 % потери трилона Б и 7 % от величины коррозии.The obtained data are the average of a series of five parallel determinations. The relative error of the measurement results is ± 5% of the loss of Trilon B and 7% of the corrosion value.
Из данных, представленных в таблице 1, видно, что в присутствии НТФ в качестве стабилизатора сокращаются потери трилона Б и снижается величина коррозии конструкционной стали. Это обусловлено образованием нерастворимого комплекса НТФ с железом, растворимость которого составляет 5,5⋅10-4 г/л. Комплекс очень прочный и используется для количественного определения железа даже в сильнокислых растворах. В данном случае образующийся малорастворимый комплекс на поверхности конструкционной стали экранирует эту поверхность, препятствует дальнейшему ее растворению (коррозии) и, как следствие, снижает расход трилона Б в результате адсорбции на свежеобразующемся гидроксиде железа. Снижение концентрации НТФ менее 0,01 % (Пример № 3 - 0,005 % НТФ) ухудшает показатели как величины коррозии, так и по расходу трилон Б на грамм образующейся серы, очевидно, вследствие недостаточной скорости образования защитной пленки и ее толщины. Увеличение концентрации НТФ выше 0,1 % (Пример № 7 - 0,2 % НТФ) отрицательно сказывается на удельном расходе трилона Б на грамм образующейся серы. Данные по изменению величины коррозии от времени при различных концентрациях представлены на Фиг. 2 (изменение величины коррозии со временем при различной дозировке стабилизатора - НТФ).The data presented in Table 1 show that in the presence of NTF as a stabilizer, the losses of Trilon B are reduced and the corrosion rate of structural steel is lowered. This is due to the formation of an insoluble complex of NTF with iron, the solubility of which is 5.5⋅10 -4 g/l. The complex is very strong and is used for the quantitative determination of iron even in highly acidic solutions. In this case, the poorly soluble complex formed on the surface of structural steel shields this surface, prevents its further dissolution (corrosion) and, as a result, reduces the consumption of Trilon B as a result of adsorption on newly formed iron hydroxide. A decrease in the concentration of NTF to less than 0.01% (Example No. 3 - 0.005% NTF) worsens the indicators of both the corrosion rate and the consumption of Trilon B per gram of formed sulfur, obviously due to an insufficient rate of formation of the protective film and its thickness. Increasing the concentration of NTF above 0.1% (Example No. 7 - 0.2% NTF) has a negative effect on the specific consumption of Trilon B per gram of sulfur formed. Data on the change in the corrosion value over time at different concentrations are presented in Fig. 2 (change in the corrosion value over time at different dosages of the stabilizer - NTF).
Из представленных данных видно, что использование НТФ в качестве стабилизатора влияет не только на величину адсорбции, но и на скорость образования защитной пленки на поверхности металла, обеспечивая достижение заявленного технического результата. From the presented data it is evident that the use of NTF as a stabilizer affects not only the amount of adsorption, but also the rate of formation of a protective film on the metal surface, ensuring the achievement of the stated technical result.
Таблица 1 Table 1
Влияние стабилизатора на процесс очистки водыThe influence of the stabilizer on the water purification process
трилона Б, г/г образующейся серыLosses
Trilon B, g/g of sulfur formed
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2835103C1 true RU2835103C1 (en) | 2025-02-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2042403C1 (en) * | 1992-12-14 | 1995-08-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт углеводородного сырья | Method of gas cleaning of hydrogen sulfide |
| GB2471092A (en) * | 2009-06-16 | 2010-12-22 | Ynys Services | A process for the treatment of water |
| RU2011124490A (en) * | 2011-06-16 | 2012-12-27 | Иван Васильевич Бойко | METHOD FOR SULFID-ALKALINE DRAINS DISCONTINUATION |
| RU2587437C2 (en) * | 2011-09-21 | 2016-06-20 | Иван Васильевич Бойко | Method for neutralisation of sulphide-alkali sewage |
| RU2626367C2 (en) * | 2015-12-23 | 2017-07-26 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for purifying water from sulfur compounds |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2042403C1 (en) * | 1992-12-14 | 1995-08-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт углеводородного сырья | Method of gas cleaning of hydrogen sulfide |
| GB2471092A (en) * | 2009-06-16 | 2010-12-22 | Ynys Services | A process for the treatment of water |
| RU2011124490A (en) * | 2011-06-16 | 2012-12-27 | Иван Васильевич Бойко | METHOD FOR SULFID-ALKALINE DRAINS DISCONTINUATION |
| RU2587437C2 (en) * | 2011-09-21 | 2016-06-20 | Иван Васильевич Бойко | Method for neutralisation of sulphide-alkali sewage |
| RU2626367C2 (en) * | 2015-12-23 | 2017-07-26 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for purifying water from sulfur compounds |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Eary et al. | Chromate removal from aqueous wastes by reduction with ferrous ion | |
| Freiser et al. | Structure and Behavior of Organic Analytical Reagents. I. The Calvin—Bjerrum Method for Determination of Chelate Stability | |
| Nomozov et al. | Synthesis of Corrosion Inhibitors Based on (Thio) Urea, Orthophosphoric Acid and Formaldehyde and Their Inhibition Efficiency | |
| US3778368A (en) | Disposal of metal-containing waste water | |
| Baylis | Factors other than dissolved oxygen influencing the corrosion of iron pipes | |
| US4822496A (en) | Process for the treatment of effluent containing cyanide and toxic metals, using hydrogen peroxide and trimercaptotriazine | |
| US4172785A (en) | Process for the separation of Cu++ -ions from sewage, waste water and aqueous solutions | |
| Bond et al. | Iron chelates of polyaminocarboxylic acids | |
| Hu et al. | Removal of chromium (VI) from aqueous solutions by electrochemical reduction–precipitation | |
| RU2835103C1 (en) | Method of purifying waste water from sulphides | |
| RU2735372C1 (en) | Method of determining content of sulphides in deposits in oil-field equipment | |
| WO2019225433A1 (en) | Fluorine concentration measurement method, fluorine concentration measurement device, water treatment method, and water treatment device | |
| RU2542230C2 (en) | Improved redox solution for gas desulphurisation | |
| Fomenko et al. | Study of sorption properties of bog ores for extraction of manganese and iron ions from ground water | |
| Whitman et al. | The solubility of ferrous hydroxide and its effect upon corrosion | |
| Singh | A survey of corrosivity of underground mine waters from Indian coal mines | |
| Griffiths, A.*, Knorre, H.*, Gos, S.* & Higgins | The detoxification of gold-mill tailings with hydrogen peroxide | |
| Lu et al. | Effect of additives on Hg2+ reduction and precipitation inhibited by sodium dithiocarbamate in simulated flue gas desulfurization solutions | |
| EP0226295A2 (en) | Method for prevention of metallic precipitate reoxidation/redissolution in aqueous systems | |
| RU2723768C1 (en) | Acidic composition for treatment of formation bottom-hole zone | |
| JP2575886B2 (en) | Chemical cleaning waste liquid treatment method | |
| Cartledge | The passivation of iron by osmium (VIII) oxide and the origin of the flade potential | |
| JP2721740B2 (en) | Chemical cleaning waste liquid treatment method | |
| CN105906105B (en) | Treatment method of COD (chemical oxygen demand) determination waste liquid | |
| CN110542682A (en) | method for detecting nitrate ions in iron-containing pickling waste liquid |