CC BY
35
УДК 622.765:542.61:546.571 БОТ: 10.15587/2312-8372.2018.129634
ФЛОТОЕКСТРАКЦ1Я БРОМКРЕЗОЛОВОГО ЗЕЛЕНОГО З ВОДНИХ РОЗЧИН1В
Обушенко Т. I., Толстопалова Н. М., Баранюк Н. В.
Об'ектом дослгдження е стгчнг води, забрудненг барвниками. Наявнг методы очищення стгчних вод вгд барвникгв досить часто недосконалг, неефективнг або ж вгдсутнг. Це зумовлюе необхгдмсть розроблення та впровадження ефективних I недорогих у використаннг та експлуатацП технологгй очищення в1д барвник1в. При очищеннг стгчних вод найбшьша проблема - видалення барвникгв з розбавлених низькоконцентрованих розчингв. Для очищення таких стокгв запропоновано флотоекстракцЮ. Цей метод заснований на комбтацИ методгв флотацИ I екстракцИ, та на пропусканнг газових бульбашок кргзь водну фазу I винесенм речовини забрудника (сублату) в органгчну фазу.
В ходг дослгдження використовувалися ¡мгтати стгчних вод, забруднених ан1онним барвником бромкрезоловим зеленим в ¡нтервалг концентрацт 220 мг/дм . Дослгджено вплив деяких параметргв на стутнь вилучення барвника: рН вихгдного розчину, молярне стввгдношення ПАР:Барвник, розмгр пухирцгв повгтря, вихгдна концентрацгя барвника, тривалгсть флотоекстракцИ Встановлено рац1ональн1 умови видалення барвника: рН 3-3,5, молярне стввгдношення бромкрезоловий зелений - гексадецилтридинт хлорид = 1:1. Найефективмше видалення барвника забезпечуеться при використаннг фтьтру Шотта з дгаметром пор 100 мкм, витратг повтря 110-120 см /хв., тривалостг процесу 10 хв. За цих умов стутнь видалення барвника складае 8899 %.
Отриманг результати тдтверджують перспективнгсть запропонованого методу для ефективного видалення барвникгв з низькоконцентрованих водних розчингв. Метод мае ряд переваг:
- можливгсть роботи з великими об 'емами водних об 'ектгв;
- активна речовина виноситься бульбашками газу I надходить у шар ггдрофобног ргдини без змгшування фаз;
- процес не ергвноважним I не лгмтуеться константою розподглу;
- неможливгсть утворення емульст;
- багаторазове концентрування ¡онгв у невеликих об'емах оргашчного розчинника;
- потребуе невелико'1 кглькостг екстрагенту у поргвняннг з ргдинною екстракцгею.
Ключовi слова: флотоекстракцгя барвникгв, поверхнево-активнг речовини, стгчнг води, бромкрезоловий зелений, гексадецилтридимй хлорид.
1. Вступ
Велика кшьюсть спчних вод мютить рiзноманiтнi барвники, якi е токсичними та небезпечними для оточуючого середовища. До таких стокiв слщ вiднести стiчнi води заводiв, на яких щ барвники виготовляють, а також стоки фарбувальних вiддiлень рiзних промислових пiдприемств. За певними ощнками припускаеться, що втрата барвникiв в ходi !'х виробництва становить близько 12 %, а для активних барвниюв - 4 % вщ обсягу виготовлених. Ймовiрно, даш втрати е наслiдком розчинення барвниюв у водi, що використовувалась для !х синтезу, питома витрата за якою на деяких пiдприемствах сягае в середньому 225 м води на виробництво 1 т барвника. В текстильнш же промисловост
3
питома витрата води досягае 400 м на 1 т виготовлено!' продукци, вщповщно, об'ем спчних вод зростае до 50...400 м . В залежност вiд класу барвника, виду текстильного матерiалу, що тдлягае фарбуванню, до стiчних вод переходить вщ 5 до 50 % вихщно! кiлькостi барвника. Тому i не дивно, що при скиданш вiдпрацьованих вод до водойм без очищення концентрацiя даних полютаилв значно перевищуе гранично допустимi норми (0,05-0,25 мг/дм ) [1]. Шкiдливi речовини разом iз стоками потрапляють у водойми, погiршують !х саштарний стан та викликають необхiднiсть спещального глибокого очищення води перед И використанням для господарсько-побутових та промислових потреб. Очищення промислових стiчних вод вщбуваеться на локальних або централiзованих очисних спорудах, але вони не завжди можуть впоратись iз задачею очищення води вщ даного виду полютаилв. Барвники характеризуються складною хiмiчною будовою i тому не шдлягають бiохiмiчнiй деструкци у водних системах. У зв'язку з цим пошук шляхiв ефективного вилучення барвникiв зi слчно! води е наразi актуальним.
2. Об'ект дослiдження та його технолопчний аудит
Об'ектом дослгдження е слчш води, забрудненi барвниками. Барвники утворюють багаточисельний клас органiчних сполук, для яких характерною е наявнють ненасичених зв'язюв (хромофори), таких, як —С=С—, —М=Ы— 1 —С^Ы—, що вiдповiдають за забарвлення, а також функщональних груп, що вщповщають за !х фiксацiю на матери —КН , —ОН, —СООН i — SOзH. Свiтове виробництво текстильних матерiалiв використовуе активнi барвники з високими колористичними характеристиками й стшкютю до фiзико-хiмiчних 1 фiзико-механiчних показниюв. Тому, потрапляючи у довкiлля, барвники легко забарвлюють воду i оточуюче середовище, тим самим створюючи несприятливе естетичне сприйняття, попршуючи органолептичнi властивост води. Крiм того, барвники можуть також ютотно впливати на здатнють до фотосинтезу у мешканцiв водойм, зменшуючи iнтенсивнiсть проникання свiтла i можуть також бути токсичними для деяких водних видiв флори i фауни за рахунок ароматичних кшець та хлорних замiсникiв. Це може призвести до масово! загибелi представниюв водного свiту, порушення процесiв самоочищення, саштарного стану водойми, важкого отруення людини. Велика кшьюсть слчних вод мютить рiзноманiтнi барвники, якi е токсичними та небезпечними для оточуючого середовища. До них слщ вщнести слчш води (СВ) заводiв, на
яких щ барвники виготовляють, а також фарбувальних цехiв рiзних промислових тдприемств. Одним з найбiльш проблемних мюць е видалення барвникiв з розбавлених розчишв.
Бромкрезоловий зелений активно використовуеться у сучаснш аналiтичнiй хiмiï при кислотно-основному титруванш Пiд час проведення хiмiчних дослiджень можна спостерiгати переход забарвлення розчину вiд свпло-жовтого до синього кольору з штервалом pH вщ 3,8 до 5,4. Завдяки своïм вiдмiнним хiмiчним властивостям такий реагент нерщко застосовуеться для точного визначення альбумшу у плазмi або сироватцi.
3. Мета та задачi дослiдження
Метою роботи е дослщження закономiрностi видалення з модельних водних розчишв анюнних барвникiв методом флотоекстракцп на приклад1 барвника бромкрезолового зеленого.
Для реашзацп мети поставленi наступнi задачi:
1. Для барвника бромкрезоловий зелений пщбрати поверхнево-активну речовину катюнного типу та флотоекстрагент.
2. Встановити оптимальш умови переб^у процесу.
4. Досл1дження кнуючих р1шень проблеми
Iснуючi методи фiзико-хiмiчного очищення стiчних вод вiд барвниюв можна роздiлити на три основш групи.
Перша група методiв забезпечуе вилучення забруднень переведенням барвниюв у осад або флотошлам шляхом сорбцп на пластiвцях гiдроксидiв металiв, що утворюються при реагентнiй обробцi слчних вод (коагуляцiя, реагентна напiрна флотащя та iн.). До недолiкiв ^eï групи можна вiднести: невисокий стушнь очищення, особливо знебарвлення, необхiднiсть утаизацп осадiв водоочищення та ï^ зневоднення.
Друга група включае сепаративнi методи (сорбщя на активному вугiллi i макропористих iонiтах, зворотний осмос, ультрафшьтращя та iн.). Цi методи забезпечують високий ступiнь очищення стiчних вод, однак вимагають попередньоï механiко-хiмiчноï обробки з метою видалення нерозчинних домшок, складш в апаратурному оформленнi, мають високу собiвартiсть очищення.
Третя група поеднуе деструктивш методи, заснованi на глибоких окисно-вiдновних перетвореннях, iнiцiйованих рiзними фiзико-хiмiчними процесами, зокрема дieю окисниюв (О2, О3, С12, H2O2), ультрафюлетового й сонячного випромiнювання, метод Фентона. У бшьшост випадкiв при ï^ реалiзацiï не утворюються осади, в оброблювану воду не вносяться додатковi забруднення у виглядi хлоридних, сульфатних i шших iонiв, однак при реаизацп цих методiв вiдбуваeться безповоротна втрата щнних компонентiв [1-3].
Усе це зумовлюе необхщнють розроблення та впровадження ефективних i водночас недорогих у виконанш та експлуатацiï технологш очищення стiчних вод вiд барвниюв. Пошук нових, бiльш досконалих та економiчно доцiльних методiв, що дають можливють не тiльки видаляти барвники з слчних вод, а й
регенерувати дороп компоненти, е одним з основних напрямкiв розвитку технологiï очищення спчних вод.
Флотоекстракцiя - технолопя, що вперше була представлена як удосконалений метод iонноï флотацiï, який виключае можливiсть пiноутворення. Даний метод забезпечуе одночасне роздiлення i концентрування i е ефективним при очищенш стiчних вод вiд органiчних та неоргашчних полютантiв [4, 5]. Цей метод заснований на комбiнацiï методiв флотацiï i екстракцiï, базуеться на пропусканш газових бульбашок крiзь водну фазу i винесенш речовини забрудника (сублату) в оргашчну фазу. При цьому оргашчна фаза повинна бути легшою, нiж водна, i не розчинятися в нш. В процес флотоекстракцiï застосовуються поверхнево-активнi речовини (ПАР), що вщграють роль збирачiв. ПАР утворюе з iонами важких метаив в нерозчиннi у водi пдрофобш сублати, якi зв'язуються з бульбашками повiтря i виносяться з водно!' фази в оргашчну. Оскшьки процес флотоекстракцп проводиться невеликий промiжок часу (15-20 хв.), оргашчна фаза, яка повинна незалежно вщ геометрп флотоекстракцiйноï колонки мати товщину 7-10 мм, не встигае повшстю вичерпати свою емнють як екстрагента. Тому, ефектившсть флотоекстракцп не залежить вiд коефщента розподiлу. Сублат, сфлотована бульбашками речовина, може як розчинятися в оргашчному шар^ так i утворювати суспензш, яка утримуеться завдяки змочуванню [4, 5].
В робот [6] дослщжували селективну флотоекстракцiю двох барвникiв, метилоранжу i родамшу Б з 1хшх розбавлених розчинiв при pH 10,5 та гексадецилтриметиламонш бромiдом в якост ПАР. Як органiчний розчинник використовувався iзооктанол. Коефiцiент вiддiлення метилоранжу вщ родамiну Б з еквiмолярних водних розчишв бульбашками азоту з малою швидюстю потоку (5 мл/хв.) був дуже високий i становив 510.
В робот [7] застосували юнну флотацiю та флотоекстракцiю для видалення шшого барвника - звичайного синього 1 iз синтетичних стiчних вод. Як ПАР було використано гексадецилтриметиламонш бромщ, а як оргашчний розчинник - парафшову олiю. Пiсля 5 хв. флотоекстракцп зi швидкiстю подачi бульбашок газу 150 мл/хв. було видалено бiльше нiж 98 % барвника.
Автори [8] розглядали вилучення барвника бромфенолового синього з водного розчину при використанш гексадецилшридинш хлориду в якостi ПАР. Високий стушнь видалення барвника (бшьше 95 %) флотоекстракцiею спостерiгався через 10 хв., коли в якост оргашчного розчинника використовувався iзопентанол, а швидюсть подачi газу була рiвна 75 мл/хв.
В роботi [9] використовували додецилбензолсульфонат натрiю для флотоекстракцп барвника метилового фюлетового з водного розчину. Метиловий фюлетовий екстрагувався в iзопентанол. Найбтьш ефективною для видалення цього барвника виявилась стехюметрична кшьюсть ПАР (молярне спiввiдношення барвник: ПАР=1:1). Через 10 хв. флотоекстракцп було видалено бiльше 97 % барвника.
В дослщженш [10] вивчали флотоекстракцш барвника бромкрезолового зеленого. В якост поверхнево-активноï речовини було використано гексадецилшридинш хлорид. Комплекс барвника з ПАР флотувався
бульбашками азоту та екстрагувався в оргашчну фазу - iзооктанол. Пiсля 5 хв. барботування газу зi швидюстю 75 мл/хв., спостерiгалось бiльше шж 99 % вилучення бромкрезолового зеленого.
Останнiми роками ведуться до^дження флотоекстракцiï як в УкраАш, так i за кордоном [11-14]. Отже, беручи до уваги згубний вплив барвниюв на флору i фауну та недосконалють юнуючих технологш з 1х вилучення, запропоновано метод флотоекстракцп, як ефективну альтернативу. Незважаючи на минулi напрацювання вчених при вивченш даноï технологiï, i дос залишаеться чимало нерозглянутих аспектiв та суперечливих даних, що стосуються флотоекстракцшного вилучення барвниюв, тому е доцшьним подальше дослiдження даноï тематики.
5. Методи дослщжень
Визначення ефективностi видалення барвника вивчали в залежностi вщ: типу органiчного розчинника, вихiдноï концентрацп барвника, молярного спiввiдношення ПАР:Барвник, рН вихщного розчину. В якостi ПАР експериментально (з ряду вiдомих катюнних ПАР) було обрано гексадецилпiридинiй хлорид. ПАР разом з барвником утворюе пдрофобний комплекс, який взаeмодie з бульбашками газу i пщймаеться до границ розподiлу фаз «вода - оргашчна сполука» i поглинаеться оргашчною фазою.
Процес флотоекстракцп проводився у цилшдричнш склянiй колонцi дiаметром 35 мм. Через пористу скляну перегородку подавалось повггря з компресору. Витрати газу контролювали ротаметром. Вихщна концентращя
33
барвника 1-20 мг/дм . Об'ем модельного розчину - 300 см , об'ем оргашчно1 фази - 6-14 см . Процес флотоекстракцп вщбувався до встановлення постшно1 залишково!' концентрацп барвника, яку визначали фотометричним методом на однопроменевому скануючому спектрофотометрi Portlab 501 (Великобриташя). Корегування значення рН проводилося розчинами NaOH з концентращею
33
0,1 моль/дм та HCl з концентращею 0,1 моль/дм (рН водних розчишв вимiрювався за допомогою рН-метра рН-150МИ).
Мiрою ефективностi процесу флотоекстракцп слугував показник ступеня вилучення барвника Х, %.
6. Результати досл1дження
Молекули ПАР беруть безпосередньо участь в утворенш сублату та впливають на стушнь вилучення, зменшуючи значення вiльноï поверхнево1 енергiï на межi розподiлу органiчноï та водноï фаз, а також стабiлiзують поверхню бульбашок. В якостi ПАР для бромкрезолового зеленого було обрано катюнний ПАР гексадецилшридинш хлорид (ГПХ).
Як видно з графшу на рис. 1, найкращим молярним спiввiдношенням ПАР:Барвник е 1:1. При меншiй концентрацп поверхнево-активноï речовини швидкiсть видалення була повшьшшою i залишкова концентрацiя барвника бшьшою за рахунок неповного формування комплексу ПАР-барвник. Проте, коли сшввщношення було бiльше, нiж 1:1, стушнь видалення також
зменшуеться через конкуренцш на поверхнi пухирця надлишкових iонiв ПАР з комплексом ПАР-барвник.
100 90 80 70
.о 60
50 * 40 30 20 10 0
0
Рис. 1. Залежнють ступеню вилучення барвника вщ молярного спiввiдношення
ПАР:Барвник
При виборi органiчноi фази слiд враховувати наступи особливостi:
- органiчна фаза повинна не змшуватися з водою;
- не повинна розчинятися у водц
- проявляти здатшсть утримуватися на поверхш води й не утворювати емульсii;
- мати густину в межах 0,75-0,90 г/см ;
- повинна бути нелеткою за кiмнатноi температури.
В загальному випадку, ефектившсть процесу тим вище, чим вище розчиннiсть комплексу (Барвник-ПАР) в оргашчному розчиннику. В якост екстрагентв використовувались: октанол, гексанол, бутанол, н-амшовий, iзоамiловий, iзобутиловий спирти, бутилацетат, гептан (рис. 2).
■ октанол ■ гексанол ■ н-амiловий ■ iзоамiловий
■ бутилацетат ■ бутанол ■ iзобутиловий ■ гептан
Рис. 2. Залежшсть ефективностi флотоекстракцii вiд типу екстрагенту
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Молярне стввщношення ПАР:Барвник
1,4
1,6
Як видно з графшу на рис. 2, оптимальним екстрагентом е iзоамiловий спирт. При його використаннi забезпечуеться ступiнь видалення барвника -89,3 %. Проте й iншi екстрагенти, таю як октанол, гексанол, бутилацетат, забезпечили досить високий рiвень вилучення полютанту (88,2 %, 88,5 % та 88,8 %, вiдповiдно).
За рiзних значень рН ПАР та барвник можуть утворювати рiзнi комплекси яю мають рiзну гiдрофобнiсть та рiзну розчиннiсть у органiчнiй фазг Встановлено (рис. 3), що ефективнють видалення бромкрезолового зеленого досягала найбшьшого значення в iнтервалi рН 3-3,5 i становила 87,5-89 %.
Рис. 3. Залежнють процесу флотоекстракцii барвника вщ рН водно!' фази
При подальшому збiльшенi рН (з 4 до 6) спостертаеться стрiмке падшня ступеню видалення барвника з 82 до 43 %. Наступне збшьшення рН до значення 10 так само забезпечуе зменшення ефективностi видалення аж до 22 %.
Дослщжено ступiнь видалення барвника бромкрезоловий зелений в залежност вiд тривалостi процесу. Дослщи проводились в iнтервалi часу 550 хв. (рис. 4).
100 80 £ 60 к 40 20 0
• • • •-•-Ф
10
20 30
1, хв.
40
50
60
0
Рис. 4. Залежнiсть ступеню видалення барвника вщ тривалост
флотоекстрагування
Як видно з графжа на рис. 4, бшьше 80 % барвника видаляеться за перш1 5 хв. процесу. Ращональний час флотоекстракцii для бромкрезолового зеленого становить 10 хв., що забезпечуе 89 % видалення барвника з води. При подальшому проведеннi процесу ступiнь видалення незначно зростае.
Метод флотоекстракцп вимагае бульбашок маленького розмiру, ПАР та оргашчного розчинника. Моделi та експериментальнi результати вказують на те, що радiус бульбашок е одним iз ключових параметрiв в процес флотоекстракцii. Дiаметр бульбашок, що використовують на практищ, становить близько 100 мкм. Важливо вiдмiтити, що це узгоджуеться з максимальним дiаметром бульбашок для повного ламшарного режиму, що дорiвнюе 130 мкм [4]. Дослщжувався процес видалення барвника в залежност вiд розмiру пор фiльтра Шотта i як наслщок розмiру бульбашок, що утворюються пiд час проведення процесу. Дослщжено вилучення барвника при використаннi фшк^в iз дiаметром пор - 40, 100 та 160 мкм (рис. 5).
100 80 Х= 60
* 40 20 0
40 мкм 100 мкм 160 мкм
10
20 30
1 хв.
40
50
Рис. 5. Ефектившсть видалення барвника в залежност вщ розмiру пор фшьтра
Шотта
Встановлено, що найефективнiше видалення барвника забезпечуеться при використаннi фшьтру Шотта з дiаметром пор 100 мкм.
У флотоекстракцп об'ем органiчноi фази не мае впливу на константу швидкост процесу. Це одна з найважливших переваг флотоекстракцп над екстракщею. Бшьша частина речовини переноситься з водноi фази в оргашчну за рахунок бульбашок повiтря, що перетинають границю роздiлу фаз, а не за рахунок дифузп речовини ^зь неi. Тодi кiлькiсть перенесеноi речовини повинна залежати тiльки вщ кiлькостi повiтря, що перетинае границю роздшу фаз, а не вщ кiлькостi фаз. Але дуже важливо вщмггити, що, коли об'ем оргашчно!' фази занадто малий, границя роздшу фаз буде розриватися при навпъ незначнш витратi газу i процес втратить свою ефектившсть. Почнеться зворотне масоперенесення речовини з органiчноi фази у во дну i об'ем органiчноi фази стане визначальним (рис. 6).
0
к
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50
6 8 10 V iзоaм, см3
12
14
16
Рис. 6. Золежнють стyпеня видолення бapвникa вщ об'eмy оpгaничноï фози
0
2
4
Отpимaнi pезyльтaти свiдчaть, що ефективнiсть пpоцесy флотоекстpaкцiï бромкрезолового зеленого досить слобко зэлежить вiд об'eмy екстpaгентy -стутнь вилyчення змiнюeться в дiaпaзонi 85,3...88,3 %. Haйефективнiше
з
очищення досягнуто при викоpистaннi 10 см iзоaмiлового спирту - 88,3 %, a
з
тайпрший pезyльтaт спостеpiгaeться при об'eмi спирту 6 см - 85,3 %.
Покозником того, що швидюсть гозового потоку e вэжливим пapaметpом в пpоцесi флотоекстpaкцiï, e збшьшення констенти швидкостi процесу при збшьшенш швидкостi потоку в межaх менше 80 см /хв. Одтак ця зaлежнiсть не e лшшною при бiльших знaченнях. При великих швидкостях борботэжу но повеpхнi розчину може виникоти тypбyлiзaцiя, що призводить до ризику виникнення солюбiлiзaцiï [2]. Швидюсть подaчi гозу повинно бути зтачно меншою, нiж y звич^нш йоннiй флотоцй'. Це необхiдно для того, щоб не розривовся шор оpгaнiчного розчиннико. Небожоним e прорив велико!' кшькост пiни через цей шор. Якщо швидкiсть подaчi гозу тадто велико, деяко чостино тни може проходити через шор розчиннико i утворювоти нод ним тнний шор. Токож можливо, що збшьшення швидкост гозу призводить до збшьшення paдiyсy бульбошок. Це зменшye площу повеpхнi но одиницю об'eмy гозу i тpивaлiсть перебувоння бульбошок y воднш фaзi, ток як бiльшi бульбошки володiють бiльшими сил&ми тдйому. Але, незвожоючи но це, встжовлено, що зростоння швидкостi потоку повлря через колонку покpaщye iнтенсивнiсть процесу флотоекстрокцй, are тiльки тодi, коли pозмipи бульбошок золишоються молими.
Дослщжено зaлежнiсть ефективностi видолення бромкрезолового зеленого
з
вщ витроти повiтpя в дiaпaзонi 75.140 см/хв (рис. 7). Виявлено, що тайефектившше вилучення борвнико спостеpiгaeться при витpaтi повiтpя 140 см /хв. i стоновить 91,7 % зо 10 хв. Проте тжо iнтенсивнiсть гозового потоку, як i ïï подольше збшьшення, спpичиняe незтачний розрив оpгaнiчноï фози, що може призвести до повторного зобруднення очищеноï води. Тому бшьш paцiонaльно проводити процес при ветров повiтpя в межох 110120 см /хв. Це зaбезпечye високий стутнь очищення (до 90 %) i не спpичинюe
руйнування шару екстрагенту, а отже, виключае можливють повторного забруднення води.
к
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
10
•----!-и ! : —1
7/ \-•-- •
V/
/
15 20 1, хв.
25
75 см3/хв 90 см3/хв 115 см3/хв 140 см3/хв
30
35
Рис. 7. Вплив витрати газу на стутнь вилучення барвника
Вивчено вплив на ефектившсть флотоекстракцп бромкрезолового зеленого вихщно' концентрацii барвника (рис. 8).
к
100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80
5 10 15
С вих, мг/дм3
20
25
Рис. 8. Залежшсть ефективностi очищення вщ вихiдноi концентрацii барвника
Як видно з рис. 8, зменшення концентрацп вихiдноi речовини забезпечуе збiльшення ступеня видалення барвника, i навпаки. Так, при вихщнш концентрацii бромкрезолового зеленого 1 мг/дм забезпечуеться очищення до 99 %, а при концентрацп 20 мг/дм ступшь очищення знижуеться до 86 %.
0
5
7. SWOT-аналiз результат досл1джень
Strengths. Процес флотоекстракцп мае HacTynHi ochobhï переваги:
- активна речовина виноситься бульбашками газу i надходить у верхнш шар гiдрофобноï рiдини без змшування фаз. Таким чином, процес роздшення забезпечуе суттеву селективнiсть, потенцiйно бшьшу, нiж iншi флотацiйнi процеси. О^м того, при флотоекстракцiï не досягаеться стан рiвноваги в основнiй частиш системи, а лише на границ роздiлy водноï й органiчноï фаз, оскшьки процес масоперенесення сильно шдсилюеться бульбашковим масопереносом. Вiдтак, процес флотоекстракцп не лiмiтyеться константою рiвноваги, в результат ефективнiсть вилучення слiдових кшькостей полютантiв може теоретично досягати 100 %;
- стyпiнь вилучення в процес флотоекстракцiï не залежить вщ вiдношення об'емiв водно!' та оргашчно!' фаз;
- вiдсyтнiсть змiшyвання фаз, тобто утворення емульсп в цьому випадку майже неможливе, виняток становить утворення емульсп води в оргашчному розчиннику, однак така емyльсiя не е стшкою;
- простота технолопчного оформлення процесу: немае жорстких режимiв контролю температур або тискiв, обладнання просте у виконанш, вiдсyтнi рyхомi деталi;
- речовина, що видаляеться, знаходиться в органiчнiй фазi, що досить полегшуе ïï подальшу переробку.
Weaknesses. Основними недолжами методу е низька продуктившсть у порiвняннi з флотацiею за рахунок невеликоï витрати газу, яка не руйнуе верхнього шару органiчноï рiдини в розподшьчому апаратi. Однак це твердження в деяких випадках е стрним, тому що на вiдмiнy вщ процесу флотацп, сублат у процеш флотоекстракцп може миттево екстрагуватися й розчинятися в шарi рiдини, що не змшуеться з водою. Це дозволяе використовувати бiльшi витрати газу. Також збшьшення продуктивност вiдбyваеться за рахунок зменшення розмiрy бульбашок газу, що може бути досягнуто, наприклад, при використанш в процес флотоекстракцп принципу напiрноï флотацп.
Негативний вплив перемшування у процесi флотоекстракцп частково полегшуе констрyкцiю апаратiв. Крiм того речовина, що вилучаеться, не обов'язково повинна добре розчиняться в оргашчному розчиннику, досить i просто доброï змочуваносл.
Opportunities. Запропонований метод забезпечуе достатнш рiвень очищення слчних вод вщ барвникiв. Вiн також може бути застосований в системах локального очищення стоюв з наступним поверненням води у технолопчний процес. Це забезпечить зниження витрат на споживання водних ресуршв, скидання спчних вод у водш об'екти, а також обмежить потрапляння шюдливих речовин у навколишне середовище. Особливостi флотоекстракцп дозволяють регенерувати екстрагент та ПАР.
Threats. Трудношд впровадження у промисловостi запропонованого методу пов'язаш з вiдсyтнiстю методики вибору флотореагенту. Для максимально ефективного вилучення полютанлв необхщно вiрно пщбрати ПАР. Крiм того,
асортимент ПАР обмежений i вартють бувае досить високою. Рацiональнi умови процесу дозволяють пiдвищити ефективнiсть флотоекстракцii та зменшити витрату ПАР.
8. Висновки
1. Для флотоекстракцii барвника бромкрезолового зеленого в iнтервалi концентрацш 2-20 мг/дм з водних розчишв експериментально пiдiбрано поверхнево-активну речовину катюнного типу - гексадецилпiридинiй хлорид i флотоекстрагент - iзоамiловий спирт.
2. Встановлено рацюнальш умови видалення барвника: рН 3-3,5, молярне сшввщношення бромкрезоловий зелений - гексадецилшридинш хлорид = 1:1. Найефектившше видалення барвника забезпечуеться при використаннi фiльтру Шотта з дiаметром пор 100 мкм, витрал повiтря 110-120 см/хв., тривалост процесу 10 хв. За цих умов стутнь видалення барвника складае 88-99 %. Отриманi результати тдтверджують перспективнiсть запропонованого методу для ефективного видалення барвниюв з низькоконцентрованих водних розчишв.
Лггература
1. Nesterova L. A., Saribekov G. S. Efficiency of Use of Turnaround Systems of Water Consumption at the Textile Enterprises // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2010. Vol. 4, No. 8 (46). P. 25-28. URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3022 (Last accessed: 10.03.2018).
2. Forgacs E., Cserha T., Oros G. Removal of synthetic dyes from wastewaters: a review // Environment International. 2004. Vol. 30, No. 7. P. 953-971. doi:10.1016/j.envint.2004.02.001
3. Leskiv H. Z. Ochyshchennia stichnykh vod vid barvnykiv shliakhom adsorbtsii na pryrodnykh dyspersnykh sorbentakh: Abstract's PhD thesis. Lviv: Natsionalnyi universytet «Lvivska politekhnika», 2008. 20 p.
4. Lu Y., Zhu X. Solvent sublation: theory and application // Separation & Purification Reviews. 2001. Vol. 30, No. 2. Р. 157-189. doi:10.1081/spm-100108158
5. Bi P., Dong H., Don, J. The recent progress of solvent sublation // Journal of Chromatography A. 2010. Vol. 1217, No. 16. Р. 2716-2725. doi:10.1016/j.chroma.2009.11.020
6. Caragay A. B., Karger B. L. Use of rate phenomena in solvent sublation separation of methyl orange and rhodamine B // Analytical Chemistry. 1966. Vol. 38, No. 4. P. 652-654. doi: 10.1021/ac60236a040
7. Horng J. Y., Huang S. D. Removal of organic dye (direct blue) from synthetic wastewater by adsorptive bubble separation techniques // Environmental Science & Technology. 1993. Vol. 27, No. 6. P. 1169-1175. doi:10.1021/es00043a017
8. Lu Y., Wang Y., Zhu X. The removal of bromophenol blue from water by solvent sublation // Separation Science and Technology. 2001. Vol. 36, No. 16. P. 3763-3776. doi:10.1081/ss-100108361
9. Lu Y., Zhu X., Peng Y. The removal of methyl violet from water by solvent sublation // Separation Science and Technology. 2003. Vol. 38, No. 6. P. 1385-1398. doi:10.1081/ss-120018815
10. Studies on the removal of bromocresol green from water by solvent sublation / Lu Y. et al. // Separation Science and Technology. 2007. Vol. 42, No. 8. P. 1901-1911. doi: 10.1080/01496390601174398
11. The kinetics and thermodynamics of surfactants in solvent sublation / Lu Y. et al. // Fresenius' Journal of Analytical Chemistry. 2001. Vol. 370, No. 8. P. 10711076. doi:10.1007/s002160100914
12. Wastewater treatment from toxic metals by flotoextraction / Obushenko T. I. et al. // Journal of Water Chemistry and Technology. 2008. Vol. 30, No. 4. P. 241245. doi:10.3103/s1063455x08040073
13. Teoretychni zasady ta praktychne zastosuvannia flotoekstraktsyy: ohliad / Astrelin I. M. et al. // Voda i vodoochysni tekhnolohii. 2013. No. 3. P. 3-23.
14. Thermodynamic Studies of Bromphenol Blue Removal from Water Using Solvent Sublation / Obushenko T. et al. // Chemistry & Chemical Technology. 2016. Vol. 10, No. 4. P. 515-518. doi:10.23939/chcht10.04.515
