автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Фотоокислительная очистка воды и промстоков от органических соединений в красильно-отделочных производствах

АРХИПОВА МАРКИ БОРИСОВНА ( \ .

/и

асгсо-^шеяымя оч/стка ёоды ;■! пгомето:'.оз от органических

СОЕДИНЕНИИ б КРАСИЛЬНО-ОТДЕЛСЧНИХ ПРОИЗВОДСТВАХ

АВТОРЕФЕРАТ

Сзшгг-ПэтерЯург 1995

На праваж рушигл

АРХИПОВА МЛРИЯ БОРИСОВНА

ФОТООКИСЛИТЕЛЬНАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ И ПРОМСТОКОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ' СОЕДИНЕНИИ В КРАСИЛЬНО-ОТДМОЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ

Сдаппчлыюстъ 05.19.03 - Типология токсталъш>; ньтсфнилюп

АВТОРЕФЕРАТ диссортшцш на с-онскашю учыюИ етепони кандидата технических пнук

Г

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена на кафедре процессов и аппаратов химических производств Санкт-Петербургского Государственного Университета технологии и дизайна. 1

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Л.Я.Терещенко

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

А. М.Киселев

кандидат технических наук, додэнт Н.Г.Прохорова

Водущоо предприятие АО "Невская мануфактура".

Защита состоится "<2£" О^^^Ъ^Р 1995 г. в 40 часов на зисодянш Диссертационного Совета К 003. 67. 03 при Санкт-Петербургском Государствошюм Университете технологии и дизайна, ауд. 241.

Адрес: 191065, Санкт-Петербург, ул.Большая Морская, д.£8. С диссертацией коано ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан 1995 года.

Ученый секретарь Д.кч-чртацаошю:« Совета

к.т.п.. доцент МЛ.А.Дергач(ва

Л

ОПЩЛЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТИ

Актуальность тпм». В н.чстоящоо врпмя по многих развитых странах принимаются меры по создания экологически безопасных технологий, уменьшающих водопотребление и объем сбрасываемых р водоемы сточных вод.

; Одними из производств, потребляющих большое количество технологической води и продставлявдих опасность загрязнения войной среда, являются красилыю-отделочянэ производства текстильной промышленности, прачечные, химчистки и подобные им предприятия. Ингредиенты их сточшх вод в большинстве своем ЯВЛЯЮТСЯ ТОКСИЧНЫМИ И биохимически ТруДНООКИСЛЯвМЫМИ (красители, поверхностно-активные вощвотвэ (ПАВ) и другие оргашг-осзсиз соединения), что обуславливает высокую опасность п слогаость их очистки. В технологических процессах красилыю-отдэлочгшх производств могут накапливаться чрезвычайно опаснее и стабильные диоксгооподобшо соэдиготшя.

Используете в нэстоя::;ез время методы очистки сточшх год птах прп-лзппдств вэ обэгают.шзэт нэсбходимуп стопопь удаления красителей и ПАВ. Зто ограничивает возможность уменьшения потребления свег.ш'1 води путей повторного использования очищешт «'оков в технологических процессах и приводит, помимо значительных затрат на свехгуп воду, к загрязнении гидросферы.

Очевидно» что для ропеапя этой проблемы необходимо изыскивать:пути совершенствования технологии обработки и отделки текстильных материалов, разработки новых эффективных методов очистки с целью обеспечения рационального водопотребленая, организации водооборота и существенного сокращения объемов [ стоков.

Анализ литературных данных указывает на перспективность применения ■ фотсокислительной' технологии с использованием пероксида водорода для деструкции органических соединений (ПАВ, красителей, н т.п.), получащей в мировой практике юса большей распространеше.

Цель работы. Изучение возможности, эффективности и условий использования фотоокислительного процесса с применением п?1роксвдч водорода для очистки воды и промстоков красильно-отдплочтдах производств, прачечных, химчисток от органических загрязнений, для совершенствования технологии отдолки текстильных мат^риялоп, направленного на существенно» сокращение подопотробления и осйемз сточных вод.

а раооте предполагалось рошить слодущио задачи:

- исслрдоппть мохшвюм н скорость фотоокисления основных токсич1шх и трудноуляляемых компонентов свежей и сточных вод К|1эс;1л.ыю-отдалоч1шх производств, прачечных, химчисток - ПАВ, (фйситс-ота и других органических Соединений;

-• устйновлть влияние концентрации органических соединений, окислителя (пороксида шдорода), величины рН, температуры и друт'сс Факторов на скорость процесса фотодаструк:уш;

- найти оптимальны» условия фотоокясления модельных растворов и рогшышх сточных вод с целью выдачи рекомендаций по практическому использованию фотоокислитолъной технологии очистки сточных вод.

Цатоди и средства исследований. Для выполнения настоящей рп'.Ъгы бил сконструирован и изготовлен фотоокислительный реактор по.лутфохыилешого масштаба и установка, на которой изучалась фсл оде струкцпп органических соединений. В работе использовались классические методы химического анализа и концентрирования органических веществ, •электронная и инфракрасные спектроскопия, гозо-хадкостная и жидкостная■ хроматографии,

хроматомасс-'спектрометрия. ручная новизна работы:

- впервнЕ! изучены и рассмотрены механизм и кинетика фотосокислитвльной деструкции красителей и ПАВ, содержащихся в сточных вода! красильно-отделочных производств, прачечных, химчисток» влияние на процесс различных физико-химических факторов, а также определены условия применения фотоокислителъного процесса для очистки сточных вод до тре6с5Ж1иЙ, продгявляЕ'мых к сбросам и оборотной воде;

- пок'.сйнз, что для подивлэния ценообразования и устранения цветности сточной вода может использоваться УФ облучение без пороксида водорода, приводящее к деструкции органических веществ 1! основном, за счет растворенного в воде кислорода воздуха;

- научен механизм фотоокислэния фенола и влияние важнейших П"р0«!"тро» (исходная концентрация, рН, температура, количество окислителя) на скорость его фотодеструкции;

-, впорвнэ рассмотрен механизм и кинетика фотодеструкции оэроргшмчоского пестицид;] (2,4-Д) и даоксиноподобных веществ -полихлориповеншх . Оифотыов (ПХБ), показана эффективность ¡^кюкислитальгюго метода дня рэзрушедая даоксиноподобшх оооданоний и тлимозяость его использования для экологической профилактики накопления диоксинов в технологической водэ

красильно-отделочных производств;

- показано, что использовшшо фотоокислитолышх мотодон приводит наряду с очисткой к обеззараживании и дозодарации вода, благодаря чому может Сыть предупреждено биообрастание аппаратуры в Процессе водооборота.

Практическая значимость работы. Заключается в том, что внедрение фотоокислитэлъного процесса в практику, например красилыго-отделочного производства, га^ет позволить существенно усовершенствовать технологию отделки токсглишк материалов в части снижения объема недопотребления, энергетических расходов па. очистку стоков и улучшения, экологической обстановки на производстве, так как оп даэт возможность организовать водооборот, обеспечить глубокую очистку сточных вод от токсичных ингредиентов и хорошую подготовку свежей воды.

! Результата работы переданы АО "Невская мануфактура" к АО "Хшпром" (г.Уфа) для использования в производстве.

Процосс фотодострукции может быть использован для очистки сточ!шх под прачечных, химчисток и подобных им предприятий, благодаря точу, что он' позволяет подавить образование пони, обпсцштить сточные воды, полностью разрушить ПАВ, краситвли, хлорорганические соединения или окислить их до веществ, легко поддающихся биологической очистка.

Апробация работы: основные результаты диссертационной работа докладывались и получили одобрительную оценку на:

- Российской научной конференции по химическим реакторам "Химреактор-12", проводеиной в июне 1994 г. в Ярославле;

^ - научно-технической конференции студентов и молодых, ученых "Дш цауки-95" в СПбГУТД (19Э5 год);

- расширенном заседании кафедры химической технологии волокнистых материалов (22 сентября 1995 года).

Публикации. По результатам теоретических и экспериментальных исследований опубликовано четыре статьи.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит ич введения, 6 глав с выводами, списка литературы и приложения. Работа : выполнена на страницах, имей?

32^исунков, //таблиц, приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАЕОТЦ

Во ппедогош доио обоснование выбора темы диссертационной работа, показами ов актуальность, сформулированы цели и задачи исследований, их результаты, научная новизна .и практическая значимость.

В первой главе представлена характеристика основных токсичных веществ - красителей и ПАВ, лимитируемых при сбросе сточных под в городскую , канализации и водооми краснльно-отделочными производствами, их влияние ла окружающую сроду, о также дан анализ существующих методов очистки сточных год. Указывается на возможность накопления в технологической воде чрезвычайно опасных диоксшюподобшгх вощоств.

Одним из принципиально новых методов глубокой очистки вода является недавно получившая распространенно фотоокпслительшш технология очистки сточных и природных вод. В основе данной технология лежит синэргетичвский аффект, возникающий при совместном воздействии на обрабатывав?,¡ую воду УФ излучения и "экологически чистого" окислители - пероксида водорода. Дашшй эффект обусловлен тем, что в результате, фотолиза окиштем, образуются гидроксилыше радикалы ОН', нвлягщносл чрезвычайно роакцкишоспособными частицами, по окислительной сило уступающими только г .

и*

► ЦО., -► 20Н"

Подобные процессы протекают в природных водах, где пороксид • водорода образуется благодаря каталитическим и фотохимическим реакциям с участием кислорода и растворенных органических и иеоргаычоских веществ. Стационарное содержание пероксида водорода я открытых Водоемах составляет 1о~6-Ю~5моль/л.

Фотоокислению органических веществ способствует кислород, растворенный в вбде, так как, с одной стороны, он приводит к образованию высокоактивных частиц под воздействием УФ облучения, • р с другой - участвует в химических реакциях.

В общем виде реакцию фотоокисления можно записать:

ни + н2о2 * о2 ——--► С02 + НдО + минеральные кислоты,

. где ии - органическое соединение.

К сяилсшш, в научно-технической »ратуро отсутствуют сведуяин о мохшпюмо г[отоо!тасдитолыюй деструкции органических

ингредиентов п|н)М':т:жи!) текстилыш'. П| .''ЛПр:!;;т::Г', прцес-":., происходящих и обрабатываемой подо, и к.Ш1ило.":гпз(:ких усло.м 1;. реализации отого метода, что затрудняет оценку »Мркпшн. кпд процесса и, тем более, внедрение его в практику. Чтоби устаношп перспективность данного метода и наилучшие условии шо реализации, необходимо изучить возможность применения фотоокислания по отношению к конкретным компонентам сточных иод предприятий текстильной промышленности и для обработки сповчЛ вода, подобрать наиболее рациональные условия их очистки. Сформулирована задача исследования.

Во второй гласе рассмотрено аппаратурное оформлении фотоокислительшх процессов.

Приведено описание экспериментальной фотоокислительно;! установки и обоснование выбора полупромышленной модели фотореектора. Фотоокисление исследуемых веществ проводили и проточном одноламповом фотороакторе, состоящем из труб!^ (диаметр 10 см, длина ЮГ) см), выполненной из нерхавеицеЯ стали, внутри которой располагалась УФ лампа низкого давления (мощюотьп 50 вт) с. (Н-1ЮН1ШМ спектром излучения 254 нм (длина 90 см, диаметр 2,4 см), в )снг:рцоиом кожухе.

Дли апробации и оценки аЦхгктишооти работы фотоокиолитвлыюй установки был исследован фото„ш иорсжсадн водорода. Скорость фотолиза водного раствора пероксида водородн определяет скорость образования ОН-радикалов, о, следовательно, и скорость деструкции органических соединений. Изучение фотолиза пероксида водорюда в данном фотор&акторе свидетельствует об удовлетворительном согласовании полученных результатов с имеющимися в литературе.

В третьей главе представлены' результаты окспериментов по1 влинию основных факторов на фотоокислоние модельного соединения -фенола. Выбор фенола как объекта изучения, был обусловлен следующими сообра.тониями. Во-первых, исследование фотоокислшшя ПАВ,, красителей и других соединэиий, загрязняющих стоки красКльно-отделочных производств, а также прачечных, химчисток и т.п. является очень сложной, с точки зрения' аналитического контроля, задачей. Поэтому представлялось целесообразным первоначально, для изучения основных закономерностей фотоокислительних процессов в обрабатываемой' воде и подбора ус.пений !Рг.1болын!Й '«Мектипности их поведения, ксгледоитп (|отпдост(^.. л« •:«► определяемого модельной) по^чтн.1!,

- а -

в частности, фонола. Бо-вторых, Счноксильше и оксифшшлыше группировки входят в структурные формулы молекул многих органических соединений, в том числе красителей, ПАВ, и фенол является промежуточным продуктом фотоокисления большинства ароматических органических веществ. И, наконец, следует отметить, что фонол - одно из распространенных токсичных загрязнений сточных вод промышленных предприятий, и исследование условий ого фотоокислешя представляет также практическую значимость.

Экспериментально установлено, что интенсивность и глубина деструкции фенола возрастают с увеличением концентрации пероксида водорода, а точнее с повышением отношения пероксид водорода/фенол в обрабатываемой воде (рис.1, где С0-исходная концентрация фонола, Ст-конечная, через время т). Изменение температуры в пределах 25-40°С практически не оказывает влияния на процесс. Отклонение от значения рН=7 в кислую и щелочную области приводит к тому, что фотсюкислешш фенола замедляется (рис.?.). В то:го время било замочено, что разрушение фонола при Уф облучении происходит и Соз введения пороке зд;) водорода, причем тем быстрее, чем шею его исходная концентрация (рис.З). Так как известно, что скорость фотолиза фенола и воде, насыщенной аргоном, пренебрежимо мала, то наблюдаемую деструкцию фонола следует отнести к действию растворенного в воде кислорода. Скорость фотолиза фенола возрастает с уменьшением его концентрации, так как увеличивается отношений кислород/фенол. Эти данные имеют большое значение при практическом применении фотоокислителыюго метода, так как могут позшлить в определенных условиях сократить расход шроксида на деструкцию органических веществ, используя в качестве окислителя растворешшй кислород.

Первичными продуктами взаимодействия фенола с ОН-радккаламл являются феноксильше и циклогексадиенилышо радикалы. Дальнейшие реакции первичных радикалов с гвдроксильными радикалами и кислородом приводят к • образованию соответствующих гидроксилированных продуктов (гидрохинона, пирокатехина и Ошгоохинонов), которые вступают в дальнейшие реакции с ОН-радикалами и кислородом, до полной минерализации^ т.о. до С02 и вода.

Установлен» ьозмоу-ность применения фотоокислитвльног-.: ¡*итг>да для оуистки поды {>т фонодч. При этом время, необходимое для полв*:\> удпхияш» :)> н.зл!, с оЗластл НЭЧЙЛЫШХ КПНЦг|ЧТрПЦИЯ 1 ,а-Т5 мр/л т.-'.с го? 'П-:'.:' минут.

О 5 10 15 20 25 30

■ т, МИН',

5 10 15 20 25 30 т. 'юга

Рис Л. Фотоокисление фенола Рис.г.Фотоокислвние фенола (0о»1,бх10"^юль/л) во времени (С0»1,ехЮ_4моль/л, в зависимости от концентрации С^^з.гхЮ^моль/л) во

. времени в зависимости от величины рН среды: Г-рН=9: 2-рН=3; 3-рН=?

пероксида,водорода: 1-3,2x10:5; 2-1,6ХЮ"43;

3-3,2x10 моль/л

1.0

0,5

| I | тт , I ; .0 Б 10 16. ¡20.25 30;

- " '" . ' л- ;' -».МИН :

Рио.З. Изменение величины от/о0 при прямом фотолизе фенола во времени облучения т(мш): 1Ч5о«1,бй0~4маЕь/л; ,■" 2 - 0о-х ,ехЮ"°моль/л. Условия опытов? 40°0, рН«7.. V

При шгашх кощентрацдих фонола (мини» 5 мг/л) очиотку иода можно производить только облучением УФ-светом аэрирований вода.

Четвертая глава посвящена фотоокислительной очистке сточных вод красильно-отдвлочного производства предприятий текстильной промышленности. Преобладающими и основными лимитируемыми соединениями при повторном водоиспользовании и в сбросах являются ПАВ и красители.

Ь настоящей работе изучено фотоокисление широко используемых аыиошшх ПАВ - алкиларилсульфонатов на примере сульфонола (I), фотодеструкция распространенных и трудноокисляемых неионогенных ПАВ - оксиэтилированвых алкилфэнолов на примере ОП-Ю (2).

Первоначально било изучоно воздействие одного УФ излучения ца модельные соединения. Экспериментальные данные показывают, что скорость фоторазлозения сульфонола и ОП-Ю зависит от их исходной концентрации: чьм шш) концентрация ПАВ в обрабатываемой воде, тем меньше продолжительность фотодеструкции. Данная зависимость тага», как и при фотоокислонии фонола, объясняется наличием растворенного кислорода в обрабатываемой воде. Растворенного в воде кислорода теоретически достаточно для полного окисления около 5хЮ~Ьмоль/л (20 мг/л) сульфонола и ЗхШ~5моль/л (21 мг/л) ОП-Ю. При аэрировании (особенно при повышенном давлении) эта величина будит, очевидно, выше.

Пинообразование водных растворов сульфонола (начальная концентрация 30 мг/л) прекращается в течение 3-х минут после начало УФ облучения. Для ОП-Ю (начальная концентрация 25 мг/л) ценообразование прекращается через 5 минут после начала облучения, а нри снижении концентрации до 8 мг/л - через 3 минуты.

Б присутствии шрокс ид а водорода скорость фотоокислонии изученных ПАВ, естественно, сущоствошю возрастает. .

Как пжазкваит анализ содо ржания общего орпшдчьжот угл;-|\>.дк (СОУ). нрл лл'Т.ч'Л'-ч.'.м вромкнл обработка и количестве ПДОГХ.'ДЛТ раз-'. :и-а.5.- ИСХОДНЫХ ИЛИ Д.. СО, И ГоДЫ.

.ил ПОД«!'.: Н4-1 ЛИ.Ч.'С-.'.-ГМЧ Ь1!:ШЯ, ПРИ IK.fV-.iiи«:«* «пичнНТ.чшишХ

С г>Н2 п+1

С пН 1п. 1

БО^Ма

где г> = 12 - 18 (I)

0<Сан„0)'Т'

где г, = 9 - 10; I» = 10-12 (2)

ИЛИ, достаточно воздействия одного УФ облучения. ЭДокташюсть нрзцосса ,1кт;> увеличена .nrjpiifxjrjniптм поди.

. При необходимости полной минерализации НЛП п , начл.№ обработки должен быть введен пероксид водорода в количество но монвэ„ чек в соответствии со стехиометрией процесса.

Исследование фотоокисления модельного раствори, содержащего стйоелький кошшок "Лотос" с начальным ХПК 200 мг0„/л, показало,

* Л

что несмотря па присутствие большого количества, по сровяокип с ПАВ, *пооргаю5чоскЕх соединений, можно эффективно разрушить органические соединения до углекислого газа и вода. ' "акик обрезом, зсз ксслодовашгыо ПАВ успешно подвергаются фотооккслятелькой деструкции.

При- необходимости глубокой деструкции молекул ПАВ R гиечЕтзл~ясго скнквзжя ХПК вода, вввдениэ пероксидп водор'\!',я обязательно. Для уменьшения донообразопанип могло испольр.опэт-ь только УО облутакиъ.

Сотоотигслу.телг.нпя деструкция красителей рпссто?рэнп m гглслитп..: ;:>/, irw г*;к (4,$>) и активных (6), ткк кок и .>.'"" :< ..').'•'■ '.спаоитол1; пртдстгвлял? полбшвдуп

трур.оз'л» а •.пшкмоглг. очвстаи сточнш: вод кроснлыю-отдолоч1Г!х

ЮОГ-ЗЬОДСТЗ.

'йшичекэ спэетрн кислотного синего 2К (3) в воде, обработанной У<3 сзэтом без и с нероксидом водорода, приведены на р::з.4 и 5 соответственно.

(3)

В процессе У© обработки в первую очередь происходит разрушение азо- связи, о чем свидетельствует уменьшение интенсивности поглощения в области 300 нм. То есть при деструкции данного красителя не происходит образования потенциально канцерогенных ароматических аминов. Это очень важно . для практики, когда достаточным является только обоскдочипюсю раствора: (сточной воды).

в Присутствии пероксвда водорода, благодаря образования» гЯЙроксйлым* радикалов в облучаемом растворо, происходит относительно бистрая деструкция ароматических группировок.

[ В случве фотоокисления прямого красного светопрочного ЯО краомн» (О

»Ю35

(4)

ш«-1 С —у—он

неблвдаются аналогичные закономерности, что и при фотоокисления (з}. Однако, деструкция (4) происходит медленнее по сравнении с

/ря Фотоокислоши прямого желтого светопрочного красителя !

деструкция происходит несколько медленнее), чем других изученных взокрасителей (3) и (4). На скорость фотодеструкцли (П), ро-видимому, влияют бензотиазольные группировки, оклзыпепдип рильное дазактивирущее действие, благодаря гетероциклическим Заместителям. Известно, что бензотиазольные соединения очень устойчивы к действию различных окислителей, а механизм их деструкции недостаточно изучен. Механизм раскрытая кольца. содержащего гетероатоми, аналогичен механисму деструкции бвнэольндго кольца, который подобно обсуждался в предыдущих разделах;

, При одновременном воздействии УФ облучения и окис;;.!те;,и -т водный раствор рассмотренных красителей осислпнип яг.'.сг'чх соединений и полное удаление Органического угхоролл :1)ч>й':;:<.дст тем быстрее, чем выше концентрация порокгид-ч 1;г,\:тх,т,.

фотоокислоиио нктипн01ч) ярко-голубого кх (6). Антрахшюновыо кряоитолк являются одними из самых трудиоокисляемык красителей. Яиюномерности фотгчжислчния изученных азокраситолой применима и для даи!о1\) соединения. Однако, процессы фотодвс.трукции протекают медленнее, чем для друпгх красителей. По-видимому, это связано г относительно высокой стабильностью янтрахиноковой группировки, рходя'цой в состав данного красителя.

Следуем обратить внимание» что как пря воздействии одного УФ облучений,, '.т,к к при совместном применении № спета и пороксидп водорода для эдр:: изучэшшх красителей наблюдается снкжонне интенсивности полосы поглощения в. области 300 ш» что свидетельствует об отсутствии образования потенциально кгжцегфогашых ароматических аминов» являющихся продуктами окес-леккя при использовании большинства деструктивных методов.

Нами была исследована вогмоаюсть применения Фотоохислитодыюго метода к очистке усредненной реальной сточной вода АО "Невская мануфактура", взятой после промывки шерстяной ткани после краалгая и содеркащей различные синтетические моющие средства и небольшое количество красителя' кислотного синего 2К о исходным ХЖ 400^мг 02/л.

Результата представлэнн в таблице I.

Можно видеть, что при воздействии одного УФ облучения, с использовтжок только растворенного кислорода, требования, установленные к воде для промывки после крашения, достигаются за 20 тщт. При введении 25 и 50 мг/л пороксида водорода это время сокращается до 10 и 7 минут соответственно. Если отделить штоки сродней и большой вода, то можно достичь еще большей зффектавпости счистки»

Таким образом, получошшо результат« «узддетельствуют о том, что все изученные ПАВи и красители поддаются фотоокислитэыюй

деструкции, л ЧТ) ЭТОТ ЩЮЦОСС як...1.-тсл ппрслг-КГ.Г'ч ' технологическим приемом для организации вод-оборота и у^ .л очистки сточных вод от нежелательных органических сооданонпл.

Таблица I. Фотоокиелительная очистка усредненной воды поо ■> промывки шерстяных тканей на промывных х-утопих машинах при -иу'с-.

исходная время цветность хпх

концентрация обработки. воды, по воды

пероксида иия разбавл. (М1ЧХ,/Л)

водорода

(»«г/л)

0 0 1:60 •100

10 1:20

20 1:0 .100

30

Л5 5 1:0

10 - Л/)

1Ь -

50 5 1:и' .175

10 - 30

Выбор режима фотоокислония зависит от исходной коицинтрации красителей и от требований, предъявляемых к обработанной подо.

Если концентрации ПАВ И красителей в обрабатываемой I* ди меньше стехиомотричеекой по отношению к количеству растворенного кислорода, то дли обесцпечшншия воды и снятия иен-'ойуаэовшшл может быть достаточным воздействия одного об."учи:ни.

Начальная концентрация ПАВ и красителей может бмт.н увеличена, а вромя УФ облучения уменьшено при дополнительном аэрировании вода (особенно под повыеошшч дпншшем), если не требуется полная минерализация исходных веществ.

Так как большая часть ПАВ и красителей относится к биологически "жестким" соединениям, то данный метод мота? быть использован пород биологической очисткой только для для частичкой деструкции молекул красителей и ПАВ до болен биологически лс;'ко"кж-/ячмых соединений.

к'гу.:« I- <у>р.':С;Г|М1«)!1Ж/Я т>лв предт лг'ли.пч'л трегя в.'1 ыч о» юе

- 1ь -

глубокой очистки от красителей, то необходимо тгтгтпгтпаиип цероксида водорода.

Пятая глава'. В связи с тем, что проблема водоцогреблеЦйЯ (водопользования) в красилыю-отделочном производстве связана на только с очисткой сточных вод, но и с подготовкой свежей воды, особенно при учете требований международной экологической сертификации текстильных изделий, была изучена фотокислительнай деструкция наиболее распространенных и опасных загрязнений природной вода - хлорорганических пестицидов и диоксиноподобных веществ (полихлорированных бифенилов).

Было изучено фотооки слеши гербицида 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты) (7) и смеси изомеров полихлорированных Оифенилов (ПХБ) (8):.

где х * у - I т 10.

2,4-Д подвергается фотоокислешцо как при прямом фотолизь: так и при одновременном воздействии УФ облучения н пероксида водорода. При воздействии УФ облучения на водной растврр 2.4-Я (1,0хЮ~&- 2,5 мг/л) за 10 минут обработки разлагается 77%, а за 30 минут - 98« исходного вещества. Введение в обрабатываемую воду пероксида водорода (1,0х10"4моль/л - 3,4 мг/л) ускоряет ороцеое (1«тодиструкции: концентрация 2,4-Д уменьшилась На 99Ж в первые 6 минут облучения. Полная минерализация органических соединений происходит чероз 30 минут обработки.

При фотоокислеши смеси изомеров ПХБ деструкция наблццаетс« при УФ облучении в присутствии растворенного кислорода а при одновременном воздействии ,Уф свете и пероксида водорода, ЗДоктишюсть процесса увеличивается с увеличением концентрации окислителя. Для полной деструкции 1,0хЮ~'моль/л (0,05 мг/л) ПХВ необходим» введение ' 2,ОхЮ*бмоль/л (0,68 мг/л) пероксида водорода.,'' ' '- ''..■"':':■;. /. . v

Лалыю существущая опасность; заражения технологическое

водч красилмм-отдлл.о'шнх нршг.лк.дотл диоксин; г.м л

,т.'.окс1шо» v;' >бш.'т.| |!.«:',"<"т1!!!,!.|, <чч1пс!1ч . л|..| ¿*«-ц >.» ,:•!•,|»;::|л.| хл. [ !'.мх

технолога.! и различных нласти.1.л!с:)т0[н»« красителей, трс.угт большого внимания к проблеме очистки от тлх поди.

Таким образом, результата навих исследсвагай свидетельств^»' о том, что использование г|отоокнсл:1т»льного метода для очнслггн во;т! способствует так?» прсфхлпктжю образования л ¡пнсот'х Д'.юкс'.шов и постицидов в тохлологлчес.чсГ. 1.>одо крас:1льпо-отдолочш;х производств и в готовых изделиях.

В шестой глава рассмотрела вопросы практического щш?1К>гын результатов исследовашш.

На основа!",'.;; результатов работ:.; ;; литератур™* данлыл процесс ^отоокислешш мо;:о? быть рекомендован для нод»вл«шн Я0!кх>б|,:!"0*!.'!1гл>| путем чястач'юа дг-стр.'.;:лчл Г'АП до п'-то ''■■лт, биологически разрушаемых соединений, дли ризру^шьы ч^.с»...ил соодши-ннй до нетоксичных, для обосцвечлва.тля от красителей. для колю.1 глнэрализацил ногжлптелышх органических сог-д.гкпШ при глубокой очистке сточных под, для ду:»ин.1ок:дии и деас-дйрпчни годы.

Обоспозею: условии ирямг-ншыя зтого метода, допустим!'Л уровень годоржания гопсмгшших долгий бить не ос.дио Г»0 .••¡•/л. значения рн в проделал 5-л, возмогло мрньесо сидору«».!'.' карбопат-кокоз к минеральных соле,1 л др.

ГЮзде?.стшго УО облучетгя приводит к быстрой потере цветности и иенообразугада свойстз но только с пероксидом водорода, такжо за счет растворенного кислорода, что может буть использовано в технологии очистки стоков химчисток я прачечных. Повикешш зМоктнвностд и ршскошго расхода лероксзда водо( • да способствует наснцоние води кислородом воздуха.

Полная деструкция органических соединенна (ПАН, красителей и др.) достигается при молярном соотношении нороксидн водорода и разрушаемого соединения не нецое стехиоиетрического.

фотоокяслителымй метод может бать использован для очистки свежей воды, в том числе ц для питьевых целей от хлороргадачоеких соединений и диоксинов, НаадрЩ режимы разрушения пестицида 2,4-Д, полихлорировачных биг£внилов. С использованием в качестве окислителя пероксид» водорода процесс фотодострукцш происходит за 3-5 минут облучения.

Для реализации Фотоокисле ща аа практике требуется с пяти;» дня обрабатываемой воды юзделгичьскях показателей процесса деструкции ли м- -делл ([ютореак^а.

Изучены возможности и пути применения фотоокислительной технология в рохешш щюблем улучшения водопользования на АО "Пинская г/.аиуфактура". Экспориментально показано, • что процесс фотоокпслитвльной деструкции мозгат обеспечить достаточную очистку от ПАВ и красителей реальной промывной воды после крашения для ее повторного использования. При введении небольшого количества перэксида водорода продолжительность обработки составляет 7-10 минут. Энергозатраты при этом не превышают 0,3 квт ч/м3» а максимальный расход пероксида - 25 г/м3'

<1огоо1'а'слито льным реактором можно заменить стадою обработки сточных вод озоном на х'зтерогекном катализаторе, предусмотренную в проекте очкотних сооружений для АО "Невская каиуфактуро". При атом расход анергии ка очистку не превысит 0,5 квт ч/м3, а пероксида - 30 г/м"3; продолжительность процесса - 10-20 кинут. По указанному проекту озона потребуется 300-600 г/м3, а расход анергии только на получение I кг озона составит 8,4-11 кит ч при хорошем режиме работы станции озонирования. Ориентировочные расчеты указывают на возможность организовать на предприятии водооборот (в том числе и локальный), сократить потребление свежей воды на 60-70% и, соответственно, уменьшить объемы стоков.

В настоящее время АО "Невская мануфактура" потребляет свекую воду 2500 м3/сутки, а при максимальной мощности - 9100 м3/сутта.

Таким образом, реализация метода фотоокисления органических ингредиентов в системе очистки сточных вод предприятия позволит существенно сократить водокотребление за счет возможности организации водооборота, благодаря глубокой очистке сточных вод поело напорной флотации и фильтрации, а также очистки к оборота промывши вод. Этот метод отличает высокая эффективность по очистке, относительная простота аппаратурного оформления и его эксплуатации, невысокие энергетические и реагентные расходы. Его реализация позволит получить не только экологический, но и существенный экономический эффект. !

Результат« работы переданы АО "Невская мануфактура", а по фотоокислению фенола и пестицида 2,4-Д - уфимскому АО "Химпром" дел использования в производстве, , .1

огда ГЕКОМИЩЛЦИИ и внводи

1. Изучены и рассмотрены механизм и кинетика фотоокисления красителей и поверхностно-активных веществ применительно к очистке сточных вод красильно-отделочшх производств текстильной прс)мыш1зшюсти, прачечных и химчисток. Показана высокая эффективность и экономичность этого процесса, перспективность s3го практического применения.

2. Исследовано влияние наиболее важных параметров (изменения 'исходной концентрации органических соединений, рН, температуры, концентрации окислителя в обрабатываемой воде) на сксрость фотоокислитэльной деструкции органических соединения (ПАЕ. красителей и др.). Установлено, что скорость фотоокислзния увеличивается с повышением отношения концентрации окислителя к содержанию органического соединения. Максимальная скорость фотоокиаютолыюй достругаем наблюдается при рН'7. Ятяяпло томиорг.ту; <• " хгучкш'чх яродолэх I5-iO°C на сг.сротгь (1х)То;;к,.:слг,:;1!я незначительно.

3., ¡¡1.'{;:зя1">, что .|п?ог.:сч«ю*Иб органических соединений в оснглглог: сЯусдо'иэио гзпорациеЯ '! взаимодействием с оргшпчэскймя В0Щ0СТВ2МИ Бисокоекттзши частиц - ГИДрОКСИЛЬВНХ раДШСОЛОВ, образующихся при фотолизо пзроксида водорода, а тазссэ активацией растворенного в воде кислорода под действием УФ света и его участием в окислительных прсгдсспх.

4. Найдено, что соодинспяя, лзгао подвергающиеся прямо?<у фото.тшзу (папрккор, хлокйзпол! ), раз; ■ : -:р7оя под воздэйствиом УФ облучевяя без перокскд» годорокв s ар; .тч'оя иссходобштинх концентрация. Для ai:iooz::ù.iLno ь^сасгх алтоптраций, для трулпгУт;т(-„гяе«нх воцзстз ;'„¡йегллш) и для полной мяперализящга изучению. соединений (ПАВ. красителей и др.) необходима пводояив в оСраоатнисомув воду соответствующего (яэ менее стохкомзтгаческого) количества пероксядя водорода.

5. Установлено, что использование фотоокислитзльного метода позволяет быстро осуществить чсстичнуп деструкцию ПАВ и красителей до соединений' относительно легко биораллятчзпммг., подавить пзнообрззовашге и обесцветить сточные водн боз боль затрат окислителя, в основном за счет растворенного каа^-род».

6. | Показана перспективность примою ¡гая фжютгсла те р wv/j ч» процесса; для совершенствования техлал".;-.™ ч-рл-- т.льту> <о тх1иЗВ0ЛСТВа на АО "НГЖГ!КПЯ nnuu.htt.-Tv,-." „ ................. --•

потребления сае:и'Е иода и снижения промышленных стоков за счет организации подсюборота, благодаря возможности использования з'Мокт'.шпой я экономичной очистки сточных вод от органичоских • и:1Г{ сда.'Н'Гчв.

7. Экспериментально установлено, что в процессе фотоокисления разрушаются фннол, хлороргааические пестицида и диоксшоподобные „ соединении, что првдстнвяяот большой интерес дм очистки свежей 1ида как для промышленного использования, так и для подготовки питьевой воды.

Я. В процессе УФ-облучения воды, особенно в присутствии пороксида водорода, наряду с очисткой от органических соединений происходит плйзэирйапячиз и дезодарация вода, благодаря чему яр&дуярздч'.тев так» би-юбрастание аппаратуры, что особенно иж» ;(•)!•. организации повторного водопользования.

Результаты- рабэты переданы АО "Невская кану фактура", а по •!»>тоокисй<ли.ч и пестицида 2,4-Д - уфимскому АО "Химпром"

дли испохькзвзная в 'производстве.

Основные результаты диссертационной работы отрэжэны в следумда публикациях:

[. М. В. Аргунова, Л.Я.Терещенко, И.л.Мартынова, В.М.Архипов. Сотоекислитолызак деструкция фонола при фотохимической очистке впд» // 21урньл прокладкой химии, 1994, т.67, й4, с.538-605.

Н.Б.Архипова, Л.Я.Терещенко, И. А. Мартынова, 0. Ы. Архипов. !1о'гоокислптельная очистка вода от органических загрязнений // Охран!.'.'жрумимцеа среда и ресурсы сбережения: Кеквуз. сб.научных трудов/СпГУТД-СПб, 1994.

3. М.Б.Архиловн, Л.Я.Терещенко, Ю.М.Архипов: Разработка фотоокислителыюго реактора для очистки сточных и природных ' вод от органических загрязнений // Химическая промышленность, .'1995, И, с. 67-70

4. М.В.Архшопа, Л.Я.Терещенко, Ю.М.Архипов. йотоокислительная мисткв воды от фенолов // Журнал прикладной химии, 1995, т.68,

с .1553-1568.