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

Определение условий эффективной очистки вод от
формальдегида и метанола предприятий по производству ионообменных смол

Жидкими производственными отходами на предприятиях по производству ионообменных смол являются маточные и промывные растворы, кубовые остатки (КО) процессов ректификации и упарки, отработанные растворы газоочистного оборудования, стоки, образующиеся при промывке оборудования.

Метанол и формальдегид в сточные воды попадают на стадии хлорметелирования сополимера стирола и дивинилбензола. Кроме формальдегида и метанола данные стоки содержат в высоких концентрациях соляную и серную кислоты, а после нейтрализации – хлорид и сульфат натрия. На сегодня описаны процессы реагентной и электрохимической очистки воды от сульфатов и хлоридов. Однако очистка подобных растворов от метанола и формальдегида практически не изучена.

Целью работы является ‒ определение условий эффективной очистки засоленных вод от формальдегида и метанола, создание теоретических основ и практических подходов к решению задачи очистки сточных вод процессов хлорметилирования стирола и дивинилбензола от формальдегида и метанола.

Для очистки от органических примесей использовали активированный уголь марки БАУ-А, карбамид, и применяли электрохимический метод с использованием катионообменной мембраны МК-40.

В качестве объекта исследования использовали сточную воду ГП «Смолы» накопительного сооружения. Вода имела характеристики – рН = 6,3, С(NaCl) = 100,7 г/дм³, С(СН₂О) = 8,5 г/дм³, С(СН₃ОН) = 8,1 г/дм³.

Для удаления метанола и формальдегида из кубового остатка стадии хлорметилирования сополимера стирола и дивинилбензола рабочие растворы помещали в однокамерный электролизер или в анодную область двухкамерного электролизера. В качестве анода использовали титановую пластину покрытую оксидом рутения. В качестве катода – пластину из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Сила тока менялась от 1 до 1,5 А. При электролизе использовали растворы с содержанием хлоридов и сульфатов приблизительно 100 – 300 мг/дм³. Для двухкамерного электролизера в катодной области использовали раствор щелочи с концентрацией 0,05 Н. и использовали катионнообменную мембрану МК-40. Образовавшиеся в рабочем растворе перекисные соединения и активный хлор, удаляли пропусканием через активированный уголь. В растворах определяли остаточное содержание формальдегида сульфитным методом [1] и метанола бихроматным окислением [2]. Полученные результаты приведены в табл. 1, 2.

Таблица 1 ‒ Зависимость эффективности очистки от метанола КО стадии хлорметилирования сополимера стирола и дивинилбензола ( г/дм³) от времени и параметров электролиза в однокамерном электролизере

№ п/п	Время t, ч	U, В	I, А	Концентрация метанола, г/дм^3	Степень очистки, %
1 2 3 4 5 6 7 8	8 10 13 16 17 20 23 26	2,4 3,7 3,7 3,7 3,7 3,6 7,5 8,9	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5	5,690 4,010 3,200 1,500 0,886 0,107 0,050 0,008	23,9 46,5 57,2 79,9 88,2 98,6 99,3 99,9

Эту же воду для очистки от формальдегида связывали в мочевиноформальдегидную смолу. Кубовый остаток доводили до рН = 2 ‒ 2,2. Добавляли карбамид в соотношении к формальдегиду в мольном отношении 1:3 и 1:1. Результаты приведены в табл. 3.

Таблица 2 ‒ Зависимость эффективности очистки КО хлорметилирования стирола и дивинилбензола от метанола и формальдегида от типа электролизера, условий электролиза

№ п/п	Время процесса, ч	Электролизер	U, В	I, А	Концентрация метанола и формальдегида, г/дм^3			Степень очистки, %
					I	II	III	II	III
1 2 3 4	3,5 17,3 16,0 57,0	однокамерный однокамерный однокамерный двухкамерный	7,0 1,5 13,4 12	0,25 0,47 0,90 0,20	16,92 16,92 16,92 16,92	0,74 0,58 2,19 4,43	0,00 0,00 1,400 -	95,6 96,6 87,1 73,8	100 100 91,7 -

I – начальная; II – после электролиза; III – после электролиза и адсорбции на активированном угле.

Таблица 3 ‒ Влияние расхода карбамида на эффективность очистки КО со стадии хлорметилирования сополимера стирола и дивинилбензола

№	Время процесса, сутки	рН	Концентрация Сн2о, г/дм^3		Расход карбамида, г/дм^3	Степень очистки, %
			нач.	кон.
1	3	2,2	9	0,18	18,0	98,0
2	4	2,2	9	0,06	18,0	99,3
3	4	2,0	9	0,00	18,0	100,0

Выводы:

- Показано, что использование метода электролиза обеспечивает эффективную очистку воды от растворимых органических примесей.

- Определены условия электрохимического окисления метанола и формальдегида в одно-и двухкамерных электролизёрах.

- Установлено, что более эффективно окисление органических примесей происходит в однокамерном электролизёре.

- Доказано, что при использовании в качестве химического реагента карбамида для очистки сточной воды от формальдегида можно полностью удалить его из раствора.

Литература:

1. Огородников С.К. Формальдегид / С.К. Огородников. ‒ Л.: Химия. – 1984. – 277 с.

2. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды: в 2 Т. /
Л.А. Когановский, М.А.Шевченко. – К.: Наукова думка. – 1980. – Т.1. – 680 с.