Экология / 2. Экологические и метеорологические проблемы
больших городов и промышленных зон

Храброва Е.А.¹, к.х.н. Омельчук Ю.А.¹, д.т.н. Гомеля Н.Д.²

¹Севастопольский национальный университет ядерной энергии
и промышленности, Украина

²Национальный технический университет Украины «Киевский
политехнический институт», Украина

Оценка эффективности очистки сточных вод
производства ионообменных смол от растворимых
органических примесей

Жидкие отходы, содержащие амины и пиридин в производстве ионообменных смол образуются на стадии аминирования полученного хлорметилированного сополимера с установки регенерации аминов и метанола. Они относятся ко II и III классам органических загрязнителей [1] и обладают негативным воздействием по отношению к различным объектам окружающей среды.

Известны различные способы извлечения из сточных вод аминов и пиридина. Ранее изучалось сорбционное концентрирование алкиламинов из водных растворов на сорбенте Oasis МСХ [2], так же были рассмотрены физико-химические закономерности экстракционного и сорбционного концентрирования первичных алифатических аминов из водных сред [3].

Извлечение аминов из производственных сточных вод путем фильтрации их через сульфофенольную смолу или сульфоуголь, отличаетсяся тем, что фильтр, сорбировавший амины, обрабатывают минеральной кислотой, а полученные концентрированные растворы солей аминов известным способом разлагают щелочами и выделяют аминооснования. Но концентрация извлекаемых аминов достигает всего 50 - 60 % [4].

Этими способами не достигается требуемый эффект по очистке сточных вод предприятий по производству ионообменных смол, поэтому проблема выделения аминов и пиридина из сточных вод таких предприятий, имеющих концентрацию аминов и пиридина, превышающую предельно допустимую, является актуальной и достаточно сложной задачей.

Целью работы являлась оценка эффективности очистки сточных вод производства ионообменных смол от растворимых органических примесей аминов и пиридина.

В качестве объекта исследований на начальном этапе исследований использовали модельные растворы диметил-, триметиламина и пиридина содержание 25 г/дм³ хлорида натрия и 7 г/дм³ пиридина. Концентрация диметиламина была 1,35 г/дм³, триметиламина 1,8 г/дм³ и пиридина 2,0 г/дм³. На втором этапе использовали сточную воду ГП «Смолы» накопительного сооружения. Вода сооружения имела следующие характеристики: рН = 9,1, ρ = 1,037 г/см³, С(NaCl) = 37 г/дм³, С(ДМА) = 2,1 г/дм³, С(С₅Н₅N) = 2,5 г/дм³, С(СН₃ОН) = 0,5 г/дм³.

В качестве ионита использовали слабокислотный катионит DOWEX-MAC-3 в кислой форме.

Для очистки модельных растворов и кубовых остатков стадии аминирования полученного хлорметилированного сополимера производства ионообменных смол в сточной воде определяли свободное содержание аминов и гидратную щёлочность раствора. Добавляли рассчитанное количество соляной кислоты для нейтрализации щёлочи, профильтровали раствор через фильтр «синяя лента» от взвешенных веществ. После этого раствор пропускают через слабокислотный катионит DOWEX-MAC-3, объёмом 20 см³ в кислой форме. Расход раствора 10 - 15 см³/мин, объем раствора – 3,0 дм³. Отбирали пробы по 0,2 дм³, анализировали на содержание аминов и определяли рН. Растворы пропускали до тех пор, пока концентрация амина на выходе из колонки не становилась равной концентрации амина в исходном растворе. Полученные результаты представлены в таблице 1.

При регенерации через катионит объёмом 20 см³ в аммонийной форме пропускали раствор соляной кислоты концентрацией 3 %. Отбирали пробы объёмом 10 - 20 см³. Расход кислоты 1 - 5 см³/мин. В каждой пробе определяли содержание амина. При удельном расходе регенерационного раствора 3 дм³/дм³ для пиридина и 4 дм³/дм³ для диметиламина степень десорбции составляет 94 – 96 %. При использовании 10 % соляной кислоты практически полной регенерации слабокислотного катионита можно было бы достичь при удельном расходе регенерационного раствора 0,9 дм³/дм³ для пиридина и 1,2 дм³/дм³ для диметиламина.

Таблица 1 - Зависимость эффективности выделения аминов и пиридина слабокислотным катионитом DOWEX-MAC-3 из кубовых остатков стадии аминирования полученного хлорметилированного сополимера

	ДМА	ТМА	Пиридин
Модельный раствор
Обменная динамическая ёмкость до проскока, мг-экв/дм^3	2700	2520	1600
Полная обменная ёмкость, мг-экв/дм^3	3499	3300	2160
Кубовый остаток
Обменная динамическая ёмкость до проскока, мг-экв/дм^3	2700	-	1600
Полная обменная ёмкость, мг-экв/дм^3	3499	-	2160

Первыми пробами регенерационного раствора вымывается ~ 80 - 95 % сорбированного амина. При этом концентрация диметиламмоний хлорида в растворе достигает 223 г/дм³, триметиламмоний хлорида - 260 г/дм³, а пиридиний хлорида - 316 г/дм³. Данные растворы целесообразно направлять на стадию регенерации метанола и аминов. Это позволит полностью амины возвращать в производство.

Выводы:

- Показано, что катионит DOWEX-MAC-3 в кислой форме обеспечивает эффективную очистку вод от ДМА, ТМА и пиридина.

- Установлено, что на 1 м³ катионита при его регенерации достаточно ~ 2 м³ 10 % соляной кислоты. При этом при регенерации первые 50% регенерационного раствора можно направлять на переработку, а другие 50% следует использовать повторно. Это обеспечит полную регенерацию катионита при максимальной концентрации аминов в растворах, которые направляют на переработку.

Литература:

1. ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности; введ. 1977 - 01 - 01. - М.: Стандартинформ, - 7 с. – (Межгосударственный стандарт).

2. Гадомский Т.Я. Сорбционное концентрирование алкиламинов из водных растворов на сорбенте OASIS MCX / Т.Я. Гадомский, В.Н. Майстренко, И.Е. Алехина // Вестник Башкирского университета. - Уфа, 2007. - № 1. - С. 27 -31.

3. Гадомский Т.Я. Физико-химические закономерности экстракционного и сорбционного концентрирования первичных алифатических аминов из водных сред: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. хим. наук: спец. 02.00.04 «Физическая химия» / Т.Я. Гадомский. - Уфа, 2007. - 20 с.

4. А.с. 76717 СССР, МПК⁶ С02F1/28. Способ извлечения аминов из производственных сточных вод / Б.Н. Ласкорин (СССР). - №383597; заявл. 03.09.1948; опубл. 1.01.1949.