способ очистки сточных вод от фенола

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от фенола под воздействием электрического разряда, отличающийся тем, что электрический разряд зажигают над поверхностью очищаемой воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности, к очистке сточных вод от фенола и его производных.

Известны способы очистки сточных вод от органических соединений путем облучения их УФ-излучением в присутствии фотокатализаторов и фотосенсибилизаторов [1-3].

Недостатком предлагаемых способов [1-3] является необходимость использования катализаторов и фотосенсибилизаторов, без которых реакции с фенолами либо совсем не идут, либо идут с очень низким квантовым выходом. Очевидно, что использование дополнительных реагентов создает новые проблемы по очистке вод от добавок. К тому же производительность фотохимических реакций в большем масштабе низка из-за их селективности, т.е. возможности использования малой доли энергии излучательной энергии источника.

В отличие от [1-3] способ очистки сточных вод от органических примесей [4] заключается в озонировании фенола и его производных в воде в сочетании с -облучением. Эффективность этого способа очистки достаточно высока, однако очевидна сложность его реализации - наличие -источника, а также организация подачи O₃ в очищаемую среду в нужной концентрации.

Существует также способ очистки воды от примеси фенола при помощи импульсного высоковольтного электрического разряда в воде [5], однако помимо технологических сложностей этот способ отличается очень низкой степенью очистки от фенолов.

Наиболее близким к предлагаемому способу очистки сточных вод от органических примесей является способ на основе импульсного электрического разряда по поверхности раздела воздуха - вода [6].

Разряд такого типа называется обычно скользящим разрядом и его параметры сильно зависят от типа поверхности, вдоль которой этот разряд организован. Характеристики такого разряда могут быть оптимизированными в случае применения специально разработанных керамик или эмалей, однако сточная вода не является оптимальным диэлектриком для скользящего разряда. Вследствие этого энергозатраты на окисление фенола в скользящем разряде по поверхности раздела воздух - вода оказываются чрезвычайно высокими и в описанном примере [6] достигают 1000 эВ.

Предлагаемое техническое решение по очистке сточных вод от органических примесей, в частности от примесей фенолов, основано на применении импульсного коронного разряда в газе над поверхностью жидкости. Электрическое поле в этом случае направлено не вдоль поверхности воды как в [6], а перпендикулярно ей. Такая геометрия разряда позволяет заведомо исключить потери энергии, связанные с утечками тока через проводящую воду, неизбежные в случае применения скользящего разряда вдоль поверхности воды. Кроме того, известно, что импульсный коронный разряд в газе обладает уникальными характеристиками, позволяющими наиболее энергетически эффективно производить активные частицы, такие как озон, атомарный кислород, OH, HO₂, и другие, участвующие в окислении фенола в воде. Если удается решить проблему транспорта активных частиц из газовой фазы в жидкость, то в таком разряде удается добиться окисления фенола в воде с минимальными энергозатратами.

Предлагаемое техническое решение не требует ни присутствия катализатора или сенсибилизатора в очищаемой среде, ни источника радиации. Это чисто электроразрядный способ очистки сточных вод и энергозатраты на очистку сточной воды от примеси фенола и энергозатраты на очистку при таком способе оказываются минимальными.

Способ очистки сточных вод от фенола и его производных заключается в том, что над поверхностью постоянно перемешиваемой водной массы зажигают электрический разряд. При этом в зоне разряда образуются активные частицы, попадающие затем в воду и разлагающие фенол и его производные.

Предлагаемый способ прост, эффективен, легкодоступен.

Пример выполнения. Импульсный коронный разряд зажигали над поверхностью непрерывно перемешиваемого раствора фенола в воде.

Характеристики разряда:

Пиковое межэлектродное напряжение (напряжение между высоковольтным электродом и поверхностью воды) - 50 кВ

Расстояние между высоковольтным электродом и поверхностью воды - 4 см

Длительность импульса - 100 нс

Частота импульсов - 250 Гц

За 10 и 30 мин обработки раствора фенола в воде (концентрация 1200 мг/л) таким способом была достигнута 50% и 70%-ная очистка от фенола при энергозатратах соответственно 10 и 40 эВ на молекулу фенола.

Использованная литература

1. PCT. 089/08079, кл. С 02 F 1/32 от 08.09.89 г.

2. Chemosphere 1987, 16(4), 861-94.

3. Bull. Enviroment. Contam. Toxical 1985, 34(1), 89-95.

4. Pol. P1 N 145961, C 02 F 1/78, от 31.01.89.

5. А.С. СССР N 259711, кл. C 02 F 1/48, 1973.

6. А.С. СССР N 514548, кл. C 02 F 1/48, 1977.