Глубокая очистка окрашенных растворов и сточных вод энергохимическими методами

• Автор: Сизов, Артем Викторович
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ОКРАШЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И СОВРЕМЕННЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ
1.1 Коагуляция и флокуляция как методы очистки окрашенных сточных вод
1.2 Флотационные методы предочистки сточных вод
1.3 Адсорбционные (биосорбционные) методы очистки сточных вод от органических поллютантов
1.4 Химические и фотохимические методы деструкции органических красителей
1.5 Использование гидродинамической кавитации для окисления органических загрязняющих веществ
1.6 Обоснование цели и задач исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Реактивы
2.2 Лабораторно-экспериментальная установка для обесцвечивания окрашенных растворов
2.2.1 Ультразвуковая ванна ПСБ
2.2.2 Ультрафиолетовая лампа TUV 15 Philips
2.3 Методы аналитического контроля процессов
2.3.1 Методика определения концентрации пероксида водорода
2.3.2 Методика определения концентрации красителя в обрабатываемых растворах
2.3.3 Определение продуктов деструкции методом ВЭЖХ на жидкостном хромато-масс-спектрометре
2.3.4 Определение продуктов деструкции методом ЯМР спектроскопии
2.3.5 Определение общего углерода
2.4 Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОХИМИЧЕСКОГО
ОБЕСЦВЕЧИВАНИЯ НИЗКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ
ОКРАШЕННЫХ РАСТВОРОВ
3.1 Изучение закономерностей обесцвечивания растворов красителей прямым фотолизом
3.2 Исследование обесцвечивания растворов красителя катионного красного
2С фотохимическим методом
ГЛАВА 4. ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ НИЗКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НИХ УЛЬТРАЗВУКА
4.1 Исследования обесцвечивания водных растворов красителей при воздействии на них ультразвуковой кавитации
4.2 Исследование обесцвечивания окрашенных растворов методом
ультразвуковой кавитации при введение пероксида водорода
ГЛАВА 5. ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ НИЗКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ОКРАШЕННЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ЭНЕРГОХИМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НИХ
5.1 Исследование обесцвечивания окрашенных растворов при совместном воздействии на них ультрафиолетового облучения и ультразвука
5.2 Исследование доочистки окрашенных растворов с использованием УФ облучения, ультразвуковой кавитации при внесении пероксида водорода
5.3 Математическое моделирование кинетики деструкции красителя при
комбинированном энергохимическом воздействии
ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА
ГЛУБОКОЙ ДООЧИСТКИ ОКРАШЕННЫХ СТОКОВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Одной из наиболее острых экологических проблем современности является загрязнение объектов окружающей среды красителями, содержащимися в промышленных сточных водах текстильных, химических и других предприятий [1].
Текстильные производства потребляют значительное количество воды, основная часть которой приходится на красильно-отделочные операции. В процессе производства может образовываться до 50 - 430 м3 сточных вод [2] на тонну окрашенной продукции, основными загрязнителями в которых являются красители и поверхностно-активные вещества. В зависимости от класса красителя, вида окрашиваемого материала и прочих параметров в сточные воды переходит 5 - 50 % исходного количества красителя [3].
Потребление красителей во всем мире постоянно растет. В 1978 г. в мире было произведено около 450 тысяч тонн различных красителей [4], а в 1991 году мировое производство только азокрасителей оценивалось цифрой 668 тысяч тонн [5]. Одновременно с ростом потребления красителей возросло количество окрашенных сточных вод, которые попадают в окружающую среду при производстве красителей, а также в технологии крашения различных материалов.
Окрашенные сточные воды влияют на кислородный режим водоемов и угнетают процессы их естественного самоочищения вследствие поглощения солнечного света и нарушения процессов фотосинтеза. Исследователями Иркутского государственного университета установлено, что красители оказывают негативное влияние на естественное самоочищение водоема уже при концентрациях в воде более 0,001 мг/л [6], а при концентрациях более 0,1 мг/л влияют на кислородный режим воды, ХПК, БПК5, на процессы аммонификации и нитрификации [7]. Красители относят к ядам локального действия [8], которые оказывают токсическое, канцерогенное, мутагенное воздействие на флору и фауну водоемов [9,10]. Следует отметить, что

Проведены исследования по отделению алмазов от вмещающих пород и следов технологических процессов обогащения, авторами [136] изобретен способ высококачественной очистки при минимальном использовании токсичных сред, что значительно снижает стоимость процесса и позволяет создать замкнутый цикл для получения чистого алмаза.
Экспериментально авторами [137] выявлено, что при протекании процесса гальванокоагуляции, предварительная обработка ультразвуком, кристаллов оксидных соединений железа существенно повышает их активность и позволило увеличить степень очистки воды от нефтепродуктов в 2,5 - 4 раза.
Авторами [138] изобретен способ обработки воды и водных растворов для одновременного нагрева, умягчения, обеззараживания и очистки от механических примесей в химической, пищевой, фармацевтической, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве и быту. Способ обработки воды и водных растворов включает корректировку pH многократным поочередным снижением давления высоконапорной жидкости при ее рециркуляции до величины, при которой происходит ее кавитация, с последующим повышением давления до величины, при которой кавитация прекращается. Затем рециркулируемую жидкость предварительно нагревают, после чего часть высоконапорной жидкости отбирают на фильтрацию, из оставшегося рециркуляционного потока отбирают скавитированную жидкость с повышением давления, охлаждают, выдерживают до схлопывания кавитационных пузырьков и осаждения образовавшихся твердых примесей, после чего возвращают стабилизированную жидкость в рециркуляционный поток низкого давления. При этом повышение давления кавитирующей жидкости производят до атмосферного или выше атмосферного, а энергию снимаемого тепла при охлаждении потока используют как теплоноситель на бытовые или технологические нужды.
Кавитацию осуществляют гидродинамическим или ультразвуковым способом, а схлопывание пузырьков кавитированной жидкости производят при ее охлаждении подпитываемым и(или) холодным потоком теплоносителя.