способ очистки сточных вод от фенола и его хлорпроизводных
Классы МПК: | C02F1/72 окислением C02F101/34 содержащие кислород C02F101/36 содержащие галогены C02F103/38 полимеров |
Автор(ы): | Федорова Татьяна Михайловна (RU), Ворожцов Георгий Николаевич (RU), Лукьянец Евгений Антонович (RU), Калия Олег Леонидович (RU), Егорова Татьяна Ивановна (RU), Куцель Татьяна Кузьминична (RU), Деркачева Валентина Михайловна (RU), Негримовский Владимир Михайлович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-06-17 публикация патента:
10.05.2010 |
Изобретение относится к способам очистки сточных вод и касается очистки сточных вод, загрязненных фенолом и его хлорпроизводными. Для осуществления способа проводят окисление пероксидом водорода в присутствии катализатора с последующим отделением осадка нерастворимых полимерных соединений. В качестве катализатора используют водорастворимые замещенные фталоцианины железа - тетрасульфофталоцианин железа или октахлорид октакис(пиридиниометил)фталоцианин железа в количестве 1,3-2,9 мол.%. Применение указанных катализаторов позволяет провести очистку сточных вод при упрощении и удешевлении процесса удаления экологически опасных соединений из водных отходов. 1 табл.
Формула изобретения
Способ очистки сточных вод от фенола и его хлорпроизводных путем окисления пероксидом водорода в присутствии катализатора с последующим отделением осадка нерастворимых полимерных соединений, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют водорастворимые замещенные фталоцианины железа - тетрасульфофталоцианин железа или октахлорид октакис(пиридиниометил)фталоцианин железа в количестве 1,3-2,9 мол.%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности оно касается способа очистки сточных вод, загрязненных фенолом и его хлорпроизводными, путем удаления из раствора твердых полимерных продуктов каталитического окисления фенолов пероксидом водорода.
Фенол и хлорфенолы относятся к наиболее распространенным и экологически опасным загрязнителям воды, оказывающим вредное воздействие на человека и животных из-за их токсичности и канцерогенности [В.Д.Демедюк и др. // Катализ в промышленности. 2003. № 6. С.42-46; L.H.Keith, W.A.Telliard (1979): Priority pollutants: a prospective view. Environ. Sci. Technol. 13, 416-424].
Известные способы очистки водных стоков путем химического окисления приводят либо к минерализации органических молекул вплоть до полного превращения в СО2 и Н2О, либо превращают их в нерастворимые в воде полимерные соединения, легко удаляемые фильтрованием.
Известен способ удаления фенола и хлорфенолов путем превращения их в процессе каталитического окисления пероксидом водорода в присутствии пероксидазы хрена в нерастворимые полимерные соединения, отделяемые центрифугированием (рН 6-8, комнатная температура, 3 ч, конверсия фенолов 66.9-99.8%) [A.M.Klibanov, B.N.Alberti, E.D.Morris, L.M.Felshin // Journal of Applied Biochemistry 1980. № 2. P.414-421]. Недостатком этого способа является использование в качестве катализатора труднодоступного и дорогостоящего природного фермента - пероксидазы.
В приведенном способе не приводится масса образующегося полимерного осадка, что не позволяет определить эффективность очистки за счет превращения фенолов в полимерные соединения.
Задача изобретения состоит в создании такого способа очистки сточных вод от фенола и его хлорпроизводных, в котором в качестве катализатора использовались бы недорогие и доступные соединения.
Для достижения указанной задачи каталитическое окисление фенола и его хлорпроизводных пероксидом водорода проводят в присутствии водорастворимых соединений фталоцианина железа - тетрасульфофталоцианина железа и октахлорида октакис(пиридиниометил)фталоцианина железа, которые берут в количестве 1,3-2,9 мол.%.
Реакцию проводят при температуре 20-25°С в течение 30 мин. После прибавления пероксида водорода из реакционного раствора выпадает осадок, который отфильтровывают, промывают водой, сушат и взвешивают.
Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1. Каталитическое окисление фенола (Р).
К раствору 0.2 г (2.13·10-3 моль) фенола в 1000 мл воды добавляют при перемешивании раствор катализатора - 0.0252 г (0.284·10-4 моль) в 10 мл воды. К полученной смеси при перемешивании прибавляют 0,67 мл 30%-ного раствора пероксида водорода (6.4·10-3 моль). Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат при температуре 50°С. Фильтрат анализируют методом ВЭЖХ (ЖХ НР1100 с УФ-детектором, колонка zorbax Eclipse XDB-C8 4,6×150 мм, толщина неподвижной фазы - диметил-н-октилсилан - 5 микрон, элюент ацетонитрил (60%)-вода (40%), 1 мл/мин, внутренний стандарт - нафталин). Конверсия фенола составила 92%. Масса осадка 0,16 г (87% в расчете на прореагировавший субстрат).
Пример 2÷6. Каталитическое окисление 2-хлорфенола (2-СР), 4-хлорфенола (4-СР) и 2,6-дихлорфенола (2,6-DCP), а также смеси фенола (Р) и 4-хлорфенола (2-СР).
Реакцию проводили, как описано в примере 1, в присутствии разных катализаторов.
Количества реагентов, конверсия субстрата ( , %) и выход образовавшего полимерного продукта приведены в табл. В качестве катализаторов использовали замещенные фталоцианины железа, содержащие как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные заместители: тетрасульфофталоцианин железа (I) и октахлорид октакис(пиридиниометил)фталоцианин железа (II).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет легко удалять из водных растворов значительную часть (более 80%) загрязняющих их фенола и его хлорпроизводных путем фильтрования образующихся после окисления пероксидом водорода нерастворимых полимерных соединений с использованием в качестве катализаторов доступных и недорогих водорастворимых производных фталоцианина железа.
Таблица | ||||||||||
№ № примеров | Выделяемое соединение (ВС) | Кол-во ВС, г | Кол-во ВС, моль ·103 | Катализатор (КТ) | Кол-во КТ, мол. % | Н2О2, мл (30%-ного) | Н2О2, моль ·103 | , % | Кол-во осадка, г | Выход осадка, % |
1 | Р | 0.2 | 2.13 | I | 1.3 | 0.67 | 6.4 | 92 | 0.16 | 87 |
2 | 2-СР | 0.257 | 2.0 | I | 1.5 | 0.63 | 6.0 | 90 | 0.196 | 85 |
3 | 4-СР | 0.283 | 2.13 | I | 1.3 | 0.67 | 6.4 | 97 | 0.258 | 94 |
4 | 4-СР+Р (1:1) | 0.223 | 2.0 | I | 1.4 | 0.63 | 6.0 | 92 | 0.176 | 86 |
5 | 2,6-DCP | 0.348 | 2.13 | I | 2.7 | 1.34 | 12.8 | 98 | 0.281 | 82 |
6 | 4-СР | 0.1 | 0.78 | II | 2.9 | 0.37 | 3.5 | 90 | 0.08 | 89 |
7 | 2,6-DCP | 0,1 | 0.61 | II | 2.4 | 0.23 | 2,2 | 99 | 0,08 | 81 |
Класс C02F101/34 содержащие кислород
Класс C02F101/36 содержащие галогены