CC BY
11
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАНОЛА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ ПРИ ОЧИСТКЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Б. В. Волков, Л. А. Мартыненко, Г. А. Кочурова
Активированный уголь рекомендован для очистки промышленных сточных иод от органических веществ некоторых производств. В ряде случаев адсорбционный метод очистки сточных вод нашел практическое применение. Адсорбционно-десорбцион-ный метод очистки промышленных стоков представляет значительный интерес, так как позволяет вернуть в производство ценные химические продукты, снизить расходы на очистку и одновременно обезвредить сточные воды.
Для регенерации отработанного активированного угля и десорбции адсорбированных органических веществ член-корреспондент Академии наук УССР проф И. А. Измайлов рекомендует применять неводные растворители, в частности метанол и этанол.
В литературе отсутствуют данные, по которым можно судить о процессе реге нерации отработанного активированного угля неводными растворителями применительно к очистке промышленных сточных вод, данным о потерях растворителей и экономичности метода.
Нами была проверена возможность регенерации отработанного активированного угля метанолом от адсорбированных нитротерефталевой кислоты, капролактама, цик-логексаноноксима и нитроциклогексана. Полученные результаты показали высокую эффективность применения метанола для десорбции перечисленных веществ. Оказалось, что схема процесса регенерации угля от каждого из перечисленных веществ одна и та же.
Ниже приведены данные десорбции метанолом нитроциклогексана с активированного угля КАД-йодного, характеризующие процесс регенерации и позволяющие судить о потерях метанола и экономичности метода.
Адсорбционно-десорбционнын цикл с применением десорбента-метанола состоит из стадий: адсорбции, регенерации отработанного угля, обезметаноливания угля и вспомогательной операции регенерации метанола.
В адсорбционную колонку, снабженную рубашкой, было помещено 71 г (182, 5 мл) активированного угля КАД-йодного зрения 2—3 мм. Адсорбция нитроциклогексана из водного раствора углем проводилась по методике, описанной Л. В. Мило-вановым. По окончании адсорбции начинали регенерацию угля.
Установка для регенерации отработанного угля метанолом имеет: адсорбционную колонку с отработанным углем, рубашку адсорбционной колонки, напорную емкость с метанолом, приемник отработанного метанола, холодильник отработанного метанола. Метанол снизу вверх поступал в адсорбционную колонку с постоянной скоростью в интервале 8—12 мл/мин и после прохождения слоя угля и охлаждения собирался в приемник, где замерялся его объем. Из приемника отбирали пробы на анализ метанола на нитроциклогексан. Метанол, заполнявший адсорбционную колонку, объединя ли с отработанным метанолом.
По окончании регенерации угля метанолом производили обезметаноливание угля продувкой паром. Установка имеет: адсорбционную колонку с регенерированным углем, рубашку колонки, конденсатор паров воды и метанола, приемник конденсата, подводку пара на уголь и в рубашку колонки.
Пар для обезметаноливания угля подавали в колонку сверху вниз, он проходил слой угля, конденсатор и в виде конденсата стекал в приемник, где замеряли его объем. Из приемника отбирали на анализ пробы конденсата, в котором определяли метанол и нитроциклогексан. По окончании обезметаноливания угля проводили следующий адсорбционно-десорбционный цикл, а также регенерировали метанол.
В отдельной серии опытов проверяли эффективность изменения условий обез метаноливания угля
В каждом из опытов для регенерации угля брали 1350—1700 мл метанола В процессе регенерации угля наблюдали потери метанола при проведении регенерации угля, разгонке отработанного метанола, обезметаноливания угля паром.
Анализы конденсата на метанол при обезметаноливании угля показали, что в первых 100 мл конденсата содержится 91—99,6% метанола, который остался на угле после регенерации, а концентрация метанола достигала 63—76% по объему. Остальной метанол из угля отгонялся в виде разбавленного раствора, из которого выделение метанола малоэффективно, и эта часть метанола теряется. Анализы конденсата на нитроциклогексан показали, что конденсат содержит небольшие количества нитроциклогексана.
С учетом всех потерь метанола, составлявших в среднем 0,49 мл на 1 г регенерируемого угля, в цикл возвращается 97,5—98,4% метанола, израсходованного на регенерацию угля. В этом случае в среднем потери метанола составляют 5,3 л на 1 м3 очищенной воды. Принятые нами меры для снижения потерь метанола за счет испа-
рения при регенерации угля (адсорбционные циклы № 12 и 13) и разгонке отработанного метанола (адсорбционные циклы № 8 и 10) показали, что путем герметизации аппаратуры потери метанола на этих стадиях могут быть сведены к нулю. При этих условиях потери метанола могут быть значительно снижены до 0,036 мл на 1 г регенерированного угля, что составляет 0,4 л на 1 м3 очищенной воды.
Проверка изменения условий обезметаноливания угля паром показала, что про-паривание угля паром при 100°, пропаривание угля перегретым паром при 130°, а также нагревание угля глухим паром до 100° с последующей пропаркой дает практически одинаковые результаты. Объем конденсата при обезметанэливании угля не должен превышать 2,2 объема на объем регенерированного угля. Первые 0,6—0,7 объема конденсата на объем угля, содержащие 63—75% метанола по объему, направляют на отгонку метанола, остальной конденсат, содержащий небольшие примеси метанола и десорбированного вещества, сбрасывают. На угле после регенерации метанолом в среднем остается 0,53 г метанола на 1 г активированного угля.
Распределение нитроциклогексана в отработанном метаноле показывает, что вторая половина отработанного метанола может быть повторно использована при следующей регенерации угля, что подтверждено опытами. Степень десорбции метанолом перечисленных выше веществ, адсорбированных активированным углем, по нашим данным, превышала 90%. Десорбированное вещество может быть легко выделено из кубового остатка при перегонке отработанного метанола и возвращено в производство.
Недостатком применения метанола для регенерации отработанного активированного угля при очистке промышленных сточных вод является необходимость сбрасывать небольшое количество конденсата, загрязненного метанолом и веществом, от которого очищаются сточные воды.
Выводы
1. Метанол пригоден для регенерации отработанного активированного угля при очистке промышленных сточных вод от органических веществ. Расход метанола составляет 8—15 объемов на объем регенерированного угля (без учета повторного использования).
2. Процесс регенерации отработанного угля метанолом состоит из стадии регенерации угля и стадии обезметаноливания угля паром.
3. Потери метанола в процессе регенерации изменяются в пределах 0,4—5,3 л/мг очищенной воды и зависят от герметичности аппаратуры.
4. Расход пара на обезметаноливание угля составляет 2,0—2,2 объема на объем регенерированного угля, из которых 0,6—0,7 объема направляются на отгонку метанола.
ЛИТЕРАТУРА
Аналитический контроль производства в азотной промышленности. М., 1958, в 10.—А н типов а П. С., Миловано в Л. В. Вестн. техн. и эконом, информации Комитета Совета Министров СССР по химии, 1958, № 5, стр. 10.—И з м а й л о в Н. А. Электрохимия растворов. Харьков, 1959.—К у л ь с к и й Л. А., К о г а н о в с к и й А. М., К а л и н и ч у к Е. М. и др. Хим. пром., 1959, № 4, стр. 46.—Л у р ь е Ю. Ю., Рыбникова А И. Химический анализ производственных сточных вод. М., 1958.—Методы очистки стоков анилинокрасочных комбинатов и других предприятий органической химической промышленности. Киев, 1957.—Молдавский Б. Л., Иванова И. И. Журн. аналит. химии, 1957, т. 12, в. 2, стр. 274,—О н и же. Там же, 1959, т. 14, в. 3, стр. 378.—С т е м п к о в с к а я Л. А., К у л ь с к и й Л. А. Укр. хим. журн., 1959, т. 25, № 1, стр. 62.—Тезисы докл. Украинск. республиканского совещания по применению сорбентов в промышленности. Харьков, 1959 (Когановский А. М. стр. 16.—Стемп-ковская Л. А. стр. 21—Волков Б. В., Ковпакова Р. Ф., Аленченкова В. Е. стр. 24.— Волков Б. В., Вахрушев Ю. А., Мартыненко Л. А. стр. 25.—И змайлов Н. А. стр. 8).—Lamb de n'A. Е„ Sharp D. H„ Inst. Public Hlth Engrs., 1958, v. 57, p. 214.
Поступила 1/VIII 1960 r.
<r à й
