Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка и исследование метода очистки сточных вод с использованием электросинтеза пероксида водорода

Диссертация: Разработка и исследование метода очистки сточных вод с использованием электросинтеза пероксида водорода
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Между тем существуют технологические процессы получения разбавленных растворов пероксида водорода, пригодных для обработки сточных вод непосредственно на месте использования. Одним из наименее сложных путей решения этой задачи является использование реакции катодного восстановления кислорода. Эта технология электросинтеза позволяет получать растворы пероксида водорода (10−20 г/л) из технического… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Теоретическое обоснование разрабатываемого метода очистки сточных вод (литературно-патентный обзор)
    • 1. 1. Использование пероксида водорода в технологии очистки сточных вод
      • 1. 1. 1. Общие сведения
      • 1. 1. 2. Окисление соединений серы
      • 1. 1. 3. Окисление азотсодержащих соединений
      • 1. 1. 4. Дехлорирование
      • 1. 1. 5. Очистка от соединений тяжелых металлов
      • 1. 1. 6. Окисление кислородсодержащих органических соединений алифатического ряда
      • 1. 1. 7. Очистка от фенолов и их производных
      • 1. 1. 8. Окисление ПАВ
      • 1. 1. 9. Деструкция красителей

Разработка и исследование метода очистки сточных вод с использованием электросинтеза пероксида водорода (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В современной технологии очистки сточных вод большое внимание уделяется использованию так называемых экологически «чистых «окислителей (озон, кислород, пероксид водорода). Применение этих окислителей не приводит к вторичному загрязнению воды продуктами разложения реагента, что значительно облегчает ее последующий сброс или использование.

При сравнении «чистых «окислителей отмечают, что пероксид водорода обладает рядом технологических преимуществ (возможность обработки сточных вод в широком диапазоне значений концентрации, температуры и рНвысокая селективность окисления различных примесей сточных водотносительно высокая стабильность по сравнению с другими окислителямихорошая растворимость в водесравнительная простота аппаратурного оформления процесса и др.).

Именно поэтому пероксид водорода получил широкое распространение в мировой практике очистки сточных вод. Так, в настоящее время он применяется для очистки сточных вод примерно 20 отраслей промышленности, бытовых сточных вод, дренажных и шахтных вод и т. д. По различным оценкам до 25% производимого в мире пероксида водорода используется для целей охраны окружающей среды.

В нашей стране пероксид водорода применяется практически только в некоторых технологических процессах (отбеливание, химический синтез и др.). Это связано, по-видимому, с его относительно высокой стоимостью, а также — с особыми условиями перевозки, хранения и использования товарного реагента.

Между тем существуют технологические процессы получения разбавленных растворов пероксида водорода, пригодных для обработки сточных вод непосредственно на месте использования. Одним из наименее сложных путей решения этой задачи является использование реакции катодного восстановления кислорода. Эта технология электросинтеза позволяет получать растворы пероксида водорода (10−20 г/л) из технического кислорода или кислорода воздуха. Разбавленные растворы Н202 гораздо более дешевы, доступны и безопасны в обращении. В качестве среды для получения окислителя могут быть использованы некоторые виды сточных вод.

К сожалению, как разработке методов очистки воды с использованием пероксида водорода, так и разработке методов электросинтеза последнего для целей охраны окружающей среды, в нашей стране до настоящего времени не уделялось достаточного внимания. В то же время загрязнение природной среды, вызванное сбросом неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, непосредственно связано с отсутствием экологически «чистых «и экономичных методов их обезвреживания. Последнее обстоятельство требует активизации исследований в данной области.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Разработан новый метод очистки сточных вод, основанный на использовании пероксида водорода, получаемого электрохимическим способом непосредственно на месте применения.

2. Исследован процесс электросинтеза пероксида водорода применительно к процессам очистки сточных вод, в частности, от сульфидов и цианидов.

3. Установлено, что в диапазоне величин рН от 4 до 12 выход пероксида водорода по току составляет 70 — 90% и мало зависит от плотности тока.

4. Установлено, что процесс электросинтеза пероксида водорода целесообразно проводить при температуре католита не выше 30−40 °С.

5. Показано, что используемый в процессе электросинтеза технический кислород можно заменить кислородом воздуха.

6. Установлено, что процесс электросинтеза пероксида водорода можно проводить в бикарбонатных, сульфатных и хлоридных средах, однако присутствие катионов жесткости вызывает необходимость регенерации катода электролизера.

7. Исследован процесс окисления сульфидов пероксидом водорода в минеральных водах и показана возможность использования полученных электрохимическим путем разбавленных растворов Н2Ог для очистки сульфидсодержащих сточных вод бальнеолечебниц.

8. Предложен новый электрохимический способ очистки сточных вод от сероводорода, обладающий существенными преимуществами перед известными методами.

9. Изучен процесс окисления цианидов в сточных водах закалочного и гальванического производств с помощью пероксида водорода.

10. Установлена возможность использования разбавленных растворов пероксида водорода, полученных электрохимическим способом, для очистки циансодержащих сточных вод гальванического производства.

11. Проведены стендовые испытания технологии очистки сульфидсодержащих сточных вод с использованием пероксида водорода, синтезируемого электрохимическим путем.

12. Разработаны технологические схемы очистки сточных вод от сульфидов и цианидов с использованием.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Municipal effluent treatment with hydrogen peroxide.// EWTJ (USA).-1979.-19, № 8,Suppl. «Focus on Interox «.-P. 6−7.
  2. Odour control in municipal wastewaters.// EWTJ (USA).-1979.-19, № 8,Suppl. «Focus on Interox «.-P. 12−14.
  3. Treating industrial wastewater with hydrogen peroxide.// Plant Engineering (USA).- 1979, — 33, № 23-P. 137 140.
  4. Peroxide treatment for industrial waste problems.// Ind. Water Engineering .-1976, — 13, № 4 P.6 — -8,11.
  5. Hairston D. Astarring role for hydrogen peroxide.// Chemistry Engineering (USA).- 1995, — 102, № 7, — P. 67−68,70.
  6. Gierzatowicz R. et al. Neutralization of wastewater containing cyanides.// EWTJ (USA).- 1986.- 26, № 1.- P. 26−31.
  7. Treatment of industrial effluents.// EWTJ (USA).- 1979.- 19, № 8, Suppl. «Focus on Interox «.- P. 15−19.
  8. Hydrogen peroxide in industrial effluent treatment.// Water Services.-1979, — 83, № 998,-P. 247,250.
  9. Knorre H. Entgiftung von Abwassern aus Hartereien mit H202.// Harten-Techn. Mitt.- 1979.- 34, № 1, — P. 38−42.
  10. Патент 361 775. США, НКИ 210 50.- 1971.
  11. Заявка 2 916 148. ФРГ, МКИ4 C02 °F 1/72, — 1980.
  12. Патент 3 000 563. ФРГ, МКИ4 C02 °F 1/72.- 1981.
  13. Schiller Т.Е. Removal of cyanide and metals from mineral processing waste waters.// Rept. invest. Bur. Miners. US Dep. Inter.- 1983.-№ 8838.- 8 p.p.
  14. A.C. 592 764. СССР, МКИ4 C02C 5/04, — 1976.
  15. Fisher В. et. fl. Entgiftung cyanidhaltigen Gichtgaswaschwassers von Hochofen.// Z. Wasser und Abwasser — Forsch.- 1981.- 14, № 5 — 6, 210 — 217.
  16. Заявка 2 084 046. Франция, МКИ4 C02C 5/00, — 1972.
  17. С. и др. Разложение цианистых соединений под воздействием УФ- облучения и совместным воздействием перекиси водорода и УФ- облучения.// Медзусери Гидзюцу,-1978, — 19, № 3 .- С. 213−219 (Яп.)
  18. Заявка 2 303 766. Франция, МКИ4 С02С 5/04, — 1976.
  19. Auch Abwasser Erzeuger — Erzeger hebeu noch Chancen.// Galvanotechnik.- 1995, — 86, № 7.- P. 2261 — 2265.
  20. UV Oxidation mit Wassserstoffperoxid zur Cyanidentgiftung in der Praxis.// Galvanotechnik.- 1993.- 84, № 4.- P. 1313.
  21. Заявка 2 299 275. Франция, МКИ4 C02C 5/02, — 1976.
  22. Заявка 2 352 856. ФРГ, МКИ4 С02С 5/02, — 1975.
  23. А.С. 791 628. СССР, МКИ4 C02 °F 1/72, — 1978.
  24. Заявка 58−112 088. Япония, МКИ4 C02 °F 1/72, — 1983.
  25. Заявка 58−223 483. Япония, МКИ4 C02 °F 21/72.-1984.
  26. Патент 4 268 397. США, НКИ 210−746, — 1981.
  27. Knorre Н. Entsorgung nitrithaltiger Abwasser mit H202.// chem.-Techn.- 1981, — 10, № 6, — P. 553−555.
  28. Knorre H. Entsorgung nitrithaltiger Abwasser mit H202// Kautsch, und Gummi. Kunstst.- 1982, — 35, № 1.- P. 38−41.
  29. Use of hydrogen peroxide in gas scrubbing.// EWTJ (USA).- 1979.19, № 8, Suppl. «Focus on Interox.- P. 20−21.
  30. Sims A.F.E. Industrial effluent treatment with hydrogen peroxide.// Chem. and Ind.- 1983.- 18, № 7, — P. 555 558.
  31. Plant destroys chlorine with H202.// Water and Wastes End.- 1975.12, № 5.- P. 57.
  32. The use of hydrogen peroxide in dechlorination of industrial effluents.//AICHE Symp. Ser.- 1975, — 71, № 151, — P. 64−69.
  33. Заявка 55−116 489. Япония, МКИ4 C02 °F 1/64, — 1980.
  34. Патент 51−45 178. Япония, РЖИ 91 С 91, — 1976.
  35. Fabjan ch. Entgiftung chromsaurchaltiger Abwasser mit Wasserstoffperoxid.//Jalvanotechniс.- 1976, — 67, № 4, — P. 307−309.
  36. А.с. 552 309. СССР, МКИ4 C02C 5/04.- 1974.
  37. Патент 54−22 022. Япония, РЖИ 91 С 91.-1979.
  38. Заявка 2 286 111. Франция, МКИ4 С02С 5/02, — 1976.
  39. Патент 1 511 876. Великобритания, МКИ4 С02С 5/04.- 1978.
  40. Заявка 57−24 694. Япония, МКИ4 C02 °F 1/72.- 1982.
  41. Н.И. Исследование закономерностей гетерогенно-каталитического распада перекиси водорода на платине в растворах, содержащих предельные одноатомные спирты. Дисс. на соисконие уч. ст.к.х.н., М.-1980.
  42. К. и др. Высококачественная очистка сточных вод с помощью перекиси водорода и солей железа.// РРМ.- 1977.- 8, № 2 .- С.30−38.
  43. К. Окислительная обработка сточных вод, содержащих трудноразлагающиеся соединения.// РРМ.- 1982.- 13, № 6.- С. 1626.
  44. Oxidation of phenolic wastes.// J. WPCF.- 1964.- 36, № 9.- P. l 116.
  45. Sims A.F.E. Phenol oxidation with hydrogen peroxid.// EWTJ (USA).-1981.-21, № 3.- P.109−112.
  46. Phenols in refinery wastewater can be oxidized with hydrogen peroxide.// Oil and gas J.- 1975, — 73, № 3, — P. 84−86.
  47. Заявка 2 703 267. ФРГ, МКИ4 С02С 5/04.-1978.
  48. Заявка 2 703 269. ФРГ, МКИ4 С02С 5/04, — 1978.
  49. Заявка 1 511 262. Великобритания, МКИ4 C02 °F 1/72, — 1980.
  50. Robinson Е. New processes wastewater treatment and recovery.// London.- 1978.- P.324−330.51 .Keating E.J. et al. Phenolic problems solved with hydrogen peroxide oxidation.// Ind. Water Eng.- 1978.- 15, № 7. p. 22−27.
  51. Ruppert G. Heterogeneous and homogeneous photoassisted wastewater treatment.// Proc. Indian Acad. Sci., Chem. Sci.- 1993.105, № 6,-P. 393−397.
  52. Патент 5 356 539. США, МКИ4 C02 °F 1/28, 1/72.- 1994.
  53. V. Roy H. Treatment of toxic aqueous effluents by catalytic oxidation.// Spec. Chem.- 1995, — 15, № 5.- P. 220−221.
  54. Leszczynska D. The ultrasonic wave effect on oxidation of phenol by ozone and hydrogen peroxide.// Environ. Prot. Eng.- 1982.-8, № 1−4.-P. 105−111.
  55. К. и др. Фотоокислительная очистка сточных вод, содержащих ПАВ.// Миндзусери Гидзюцу, — 1976.- 17, № 1 .-С.З-8.
  56. Файнгольд 3. JL и др. Окисление ПАВ и снижение цветности сточных вод перекисью водорода в присутствии катализатора.// Хим.-фарм. журнал. 1984.-№ 8, — С. 356−360.
  57. М.Д. и др. Использование перекиси водорода для обезвреживания концентрированных растворов пенообразователей.// Нефтепереработка и нефтехимия.- 1984, № 5.- С. 31−32.
  58. Kitao J. et al.// Water Purif. and Liquid Wastes Treatment .- 1976.-17, № 8.-P. 735−740.
  59. B.C. и др. Электрохимическое восстановление кислорода.// Успехи химии. 1965.- т. XXXIV, вып. 10.- С. 16 971 700.
  60. М.Р., Шумилова H.A. Современные представления о механизме восстановления кислорода и перекиси водорода. // М., V Всесоюзное совещание по электрохимии. Тезисы докладов. -1975.-т. 1, — С. 312−313.
  61. J. Jacq, О. Bloch. Reduction electrochimique de l’oxygene en eau oxygenee.// Elektrochimica Acta.- 1970.-15,-P. 1945−1966.
  62. М.Я., Смирнова М. Г. Электросинтез окислителей и восстановителей.// Л., Химия.- 1981.- С. 194−198.
  63. А.П. и др. Исследование гидрофобизированного угольного воздушного электрода. I. Начальные характеристики.// Деп. рукопись № 3595−76, М, — 1976.- С. 4−6.
  64. У. и др. Перекись водорода.// Пер. с англ.- М.: ИЛ.- 1958.398 с.
  65. Отчет по теме «Провести исследования по очистке сточных вод от органических загрязнений окислением перекисью водорода.// М.: ВНИИ ВОДГЕО.- 1983.- арх. № 9031.
  66. Провести исследования по очистке сточных вод от органических загрязнений окислением перекисью водорода.// Рук. к.т.н. П. Ф. Кандзас, № ГР 1 840 036 480, инв. № 2 840 043 380./ М.: ВНИИВОДГЕО, — 1981.- С. 76−78.
  67. Д., Торренс К. Потенциометрический анализ воды // М.: Мир.- 1980.- С. 454−458, 386−403.
  68. В.П. и др. Определение сульфат-ионов ортаниловым К в растворах высокой минерализации на фоне редкоземельных элементов.//ЖАХ.- 1983, — 38, № 1.-С. 166−169.
  69. Рекомендации по расчету показателей точности измерений, обработке данных и планированию эксперимента.// М.: ВНИИ ВОДГЕО, — 1985.-С. 9−13.
  70. Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения.//ГОСТ 11. 004−74.
  71. С.Д. Кислород элементарные формы и свойства.// М.: Химия.- 1979.- 88 с.
  72. А.С. 1 318 536. СССР, МКИ4 С 02П/46.- 1987.
  73. УТВЕРЖДАЮ: «ректор ВНИИ ВОДГЕО
  74. С.В. '?го/ег^г 1989 г. 1. УТВЕЩДАЮ:1989 г. 1. РЕКОМЕНДАЦИИ
  75. ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СЕРОВОДОРОДА И ЩАНЩ1.0 В.
  76. Теоретические основы очистки сточных вод окислением перекисьюводорода. 1.1.Окисление сероводорода.
  77. При нейтральных значениях рН сероводород в течение 15−60 мин. окисляется перекисью водорода до элементарной серы: Н2 $ + Н202 —^? + 2Н20.
  78. Стехиометрическая удельная доза окислителя 1,0 мг/мг сероводорода (в расчете на 100#-ную перекись водорода).
  79. Окисление гидросульфидов теоретически достигается при введении 1,03 мг перекиси водорода на I мг гидросульфида. Уравнениереакции имеет следующий вид:
  80. Н$~ + Е, 02 + Н+ -с + 2Н20.
  81. В щелочной среде, когда диссоциация сероводорода проходит по второй ступени, теоретически необходимое количество окислителя значительно увеличивается и составляет 4,25 мг на I мг сульфидов: $ 2' + 4Н202 -44Н20#
  82. Следует отметить, что при этом сульфиды окисляются до сульфатов, что позволяет сбрасывать очищенную воду без какой-либо до-очистки.
  83. Перекись водорода взаимодействует с цианидами с образованием цианатов: с*- + н2о2 —СЖГ + н2о.
  84. Цианаты легко подвергаются гидролизу с образованием аммиака и диоксида углерода :
  85. ЖГ + Н20 + Н+ -— ш3 + со2.
  86. Стехиометрическая удельная доза окислителя составляет 1,31 мг/ мг цианидов,.однако, как правило, требуется значительный избыток реагента. ЦДК на сброс цианидов (0,1 мг/л) достигается при времени реакции не более I часа.
  87. Окисление перекисью водорода, синтезируемой электрохимическим путем.
  88. Как известно, в нашей стране перекись водорода является дефицитным фондируемым реагентом, что препятствует ее широкому использованию для целей очистки природных и сточных вод.
  89. В связи с этим нами разработан метод очистки сточных вод от сероводорода и цианидов окислением перекисью водорода, синтезируемой электрохимическим путем.
  90. Согласно уравнению (I) на образование I г перекиси водорода требуется 5676,5 Кл = 1,58 А-ч.
  91. Для электросинтеза перекиси водорода пригодны. например, минерализованные сбросные воды бальнеолечебниц, подлежащие очистке от сероводорода. Для этой цели может быть использована часть их расхода.
  92. Использование электросинтеза перекиси водорода позволяет снизить на 100 $ расход товарного окислителя.
  93. Технология очистки сточных вод от сероводорода и цианидов окислением перекисью водорода.
  94. Технология очистки сточных вод окислением товарной перекисью водорода.
  95. В результате проведенных исследовании по очистке сточных вод от сульфидов и цианидов предложена технологическая схема очистки сточных вод окислением товарной перекисью водорода (рис.1).
  96. Технология очистки сточных вод от цианидов предназначена для обезвреживания сточных вод гальванических производств, содержащих в своем составе линии цианистого меднения.
  97. При величине рН сточных вод в пределах 9,0−10,0 (корректирует
  98. Технологическая схема очистки сточных вод окислением перекисью водорода
  99. Технология очистки сточных вод с использованием перекиси водорода, синтезируемой электрохимическим путем.
  100. При использовании данной технологической схемы для очистки сбросных вод бальнеолечебниц для электросинтеза перекиси водорода используется 10% расхода обрабатываемых сточных вод (подпитка контура католита) .Анолитом служит Ъ% серная кислота.
  101. Дозы перекиси водорода, необходимые для окисления сероводорода или цианидов, а также время реакции окисления до ПДК принимаются такими же как и при использовании товарной перекиси водорода (см. предыдущий раздел) .
  102. Пощелачивание сточных вод не производится, так как используемый разбавленный раствор электрохимической перекиси водорода имеет щелочную реакцию.
  103. Требования к оборудованию узла электросинтеза перекиси водорода.31.Баша католита и анолита.
  104. Сточные воды, используемые в качестве католита и анолита, самотеком или под напором поступают в баки католита и анолита, выполняющие функции питательных баков электролизера.
  105. Бак анолита рассчитывается на 10-минутную подачу циркуляционного насоса, анолита и выполняется в антикоррозионном исполнении. Могут быть использованы емкости заводского изготовления со стеклоэмале-вым покрытием.
  106. Насосы и трубопроводы обвязки.
  107. В качестве циркуляционного насоса католита следует использовать пластмассовые или фарфоровые центробежные химические насосы. Подачанасоса, назначается из условия обеспечения скорости протока католита через катод 2м/с.
  108. Трубопроводы обвязки насоса католита и трубопровод подачи рабочего раствора, окислителя из бака католита в смеситель должны быть выполнены из полимерных материалов, не вызывающих разложения перекиси водорода.
  109. Для обеспечения циркуляции ннолита могут быть использованы химические насосы в соответствующем исполнении (кислото или щело-честойкие).Подача насоса определяется из расчета обеспечения в анодных камерах скорости протока 0,05−0,10 м/с.33.Электролиз ер.
  110. Рекомендуется использовать электролизер фильтр-прессной конструкции диафрашенного типа. Разделение электродных пространств осуществляется при помощи катионообменной мембраны типа МФ4-СК-200.
  111. Электросинтез перекиси водорода рекомендуется производить цри катодной плотности тока (через мембрану)/-к= 100−200 А/м2.Тогда общая видимая поверхность катодов (анодов) может быть определена по формуле: к (а) = • ^ •
  112. Общее количество катодав (анодов):1. П к (а) в, где-поверхность одного катода с двух сторон.
  113. Величина поверхности одного катода с двух сторон рассчитывается, исходя из размеров пластин графитированного угля, являющихся токо-подводами.
  114. Устанавливаемое количество электролизеров должно быть не менее 2. Резервные аппараты не предусматриваются.
  115. ГОССТРОЙ СССР СОЮЗВОДОКАНАЛНИИПРОЕКТ
  116. Государственный проектный институт по водоснабжению, канализации и гидротехническим сооружениям
  117. ХАРЬКОВСКИЙ ВОДОКАНАЛ ПРОЕКТ
  118. Экспериментальный проект Установка для очистки сточных вод перекисьюводорода1. Рабочий проект
  119. Том I Книга 6 Паспорт проекта
  120. ЭП 3187 /381-П/РП/ марки НК, НКН, ЭМ, АТХ, АЗ1. Директор института1. Н.П. Альбощий1. Главный инженер института1. Главный инженер проекта1. Харьков 1985 г.
  121. ИСПОЛНИТЕЛИ: Отдел водоснабжения и канализации № 2
  122. Начальник отдела ю, А Чмелев
  123. Главный специалист и Б.С. Злотников
  124. Руководитель группы Н.В. Каневская
  125. Ведущий инженер ^ ^ Ф°миль1. Инженер н и- Зиновьева1. Состав проекта
  126. Обозначение Наименование Примечаниетом I Экспериментальный проект
  127. Установка для очистки сточных водперекисью водорода
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?