Анолит в процессах окислительной деструкции органических загрязняющих веществ

• Автор: Габленко, Михаил Вячеславович
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1 Л. Методы окислительной деструкции в очистке сточных вод
1.2. Характеристики сточных вод текстильной промышленности
1.3 Методы очистки сточных вод текстильного производства
1.4. Характеристика сточных вод пивоваренных производств
1.5. Методы очистки сточных вод пивоваренных производств
1.6. Обеззараживание сточных вод
1.7. Электрохимическая обработка водных растворов. Прошлое и настоящее
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы анализа и проведения эксперимента
2.3. Статистическая обработка экспериментальных данных ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Изучение состава анолита, синтезированного электрохимическим методом из водного раствора хлорида натрия
3.2. Деструкция органических красителей окислителями
3.2.1. Озонирование растворов органических красителей
3.2.2. Обесцвечивание растворов красителей реактивом Фентона
3.2.3. Исследование процессов обесцвечивания растворов красителей хлорсодержащими оксидантами
3.3. Биологическая очистка сточных вод, содержащих органические соединения
3.4. Технические решения по созданию высокопроизводительных электрохимических установок по производству анолита
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Оценка экономических показателей строительства и эксплуатации предприятия по производству раствора анолита ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Протоколы испытаний
ВВЕДЕНИЕ
Проблемы водоочистки являются одними из актуальнейших в современном мире. Они усугубляются постоянным ростом водопотребления и повышением требований к качеству воды.
Серьезную проблему представляет очистка сточных вод текстильной промышленности, как с точки зрения больших объемов образующихся сточных вод, так и с точки зрения их токсичности, обусловленной многокомпонентным составом органических загрязняющих веществ. Для очистки воды от органических соединений (в частности от красителей) существует множество методов, однако многие из них не являются достаточно эффективными. Поэтому разработка новых методов и технологий обезвреживания подобных стоков чрезвычайно актуальна.
Всё большее применение в очистке сточных вод находят окислительные методы. В качестве оксидантов чаще всего используют озон, хлор, гипохлорит натрия, пероксид водорода, реже - реактив Фентона. Каждый из перечисленных реагентов имеет свои плюсы и минусы, поэтому внедрение передовых окислительных процессов (Advanced Oxidation Processes - AOPs) в практику водоочистки с использованием новых оксидантов также представляется весьма актуальным.
Передовые окислительные методы могут оказаться полезными как в практике очистки сточных вод текстильной промышленности, так и других отраслей, в сточных водах которых присутствуют сложные органические соединения - пищевой, пивоваренной, кожевенной и т.д.
Анализ действующих технологий водоочистки показывает, что реагент-ные методы, как правило, не обеспечивают необходимую глубину очистки до требуемых значений ПДК. Поэтому конечной стадией в технологиях водоочистки является биологическое окисление, осуществляемое сообществом микроорганизмов. Присутствие в обработанных окислителями сточных водах остаточных количеств сильных оксидантов - хлора, озона, гипохлорита натрия - могут привести к угнетению активного ила в условиях окислительного

стресса. Поэтому целью данной работы явилось не только исследование возможности окислительной деструкции органических соединений в модельных сточных водах текстильного производства и пивоварения новым оксидантом - нейтральным анолитом, но и изучение адаптации активного ила к воздействию этого оксиданта.
Целью работы является синтез и исследование состава и свойств анолита, получаемого электролизом водных растворов ПаС1. Ма2С03 на установке «РЕДО» (НПО «Перспектива», г. Дубна).
Задачи исследования состояли в:
- изучении состава и окислительной активности анолита в зависимости от условий его получения;
- сравнительном исследовании процессов деструкции индивидуальных растворов красителей озоном, гипохлоритом натрия, анолитом, реактивом Фентона;
- выявлении превращений органических красителей в результате их деструкции;
- изучении адаптации активного ила к окислительному стрессу, вызванному присутствием пероксида водорода и анолита в биологически очищаемых модельных сточных водах пивоварения;
- экономической оценке перспективности внедрения анолита в практику водоочистки.
Научная новизна работы:
- определен состав и окислительная активность нейтрального анолита в зависимости от состава и концентрации электролита (ЫаС1, Ма2СО,), плотности тока;
- показано, что окисление активных и кислотных красителей анолитом приводит к их быстрому и полному обесцвечиванию, а также к частичной деструкции молекул красителей с образованием кислот и альдегидов;
- на основании сравнительного изучения окислительной активности анолита, гипохлорита натрия, озона, пероксида водорода и реактива Фентона
гентный метод обеззараживания сточных вод может быть совмещён с безреа-гентным, что позволяет уменьшить дозу добавляемого в воду реагента.
Реагентные методы обеззараживания сточных вод делают необходимым наличие в системе пост-фильтров, которые удалят из воды избыток реагента или побочные продукты окислительных реакций. К примеру, при использовании хлорирования, в качестве средства обеззараживания сточных вод, зачастую применяются угольные пост-фильтры. Активированный уголь обладает развитой структурой, размер и количество пор которой позволяет задерживать хлор и хлористые соединения с высокой степенью эффективности. Обеззараживание сточных вод — достаточно сложный процесс, который должен выполняться по точно составленной схеме, включающей в себя все необходимые для успешного осуществления обеззараживания сточных вод дополнительные меры и условия, учитывающие все возможное факторы, которые влияют на ход процесса [87].
Безреагентное обеззараживание сточных вод
Безреагентное обеззараживание сточных вод предполагает обработку воды при помощи бактерицидного излучения, высоких температур, а также ультразвука [88]. Безреагентное обеззараживание сточных вод в качестве основной меры применяется редко.
Обеззараживание воды ультрафиолетом
Бактерицидные установки обеззараживания воды, представляют собой металлические корпусы с расположенными в них лампами УФ-излучения. Процесс обеззараживания сточных вод производится при пропускании воды через корпус, где вода подвергается непрерывному УФ облучению. Скорость подобного метода обеззараживания сточных вод крайне высока и поэтому подача очищенной воды из УФ фильтров осуществляется в бесперебойном режиме. Обеззараживание сточных вод путем облучения воды ультрафиолетовыми лучами происходит с использованием способности ультрафиолето-