Способ переработки сточных вод, содержащих диметилацетамид и изобутиловый спирт

191 (И Б 1)5 С 02 Р 1/28 ТЕНИ орм дои путембытьнтетиадс. исп е степени очистки ст временной утилиз веществ - ДМАА,прощении пр я осуществл при уДп воду затем активным л абатыв роизводстве н льз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГК) ИЭОБРЕП:НИЯМ И ОТК 1 зЫТИЯМП 1 эИ ГКНТ ССОР ПИСАНИЕ ИЗ М А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт.коллоидной химии и химин воды им, А.В, Думапского АН УССР(56) Биарриц С.М., Иванов И,Г., Бородина Н.В. Исследование процессов аммонификации и нитрификации при биохимической очистке сточных вод, содержащих диметилацетамид. - Сб. Новые методы и сооружения для водоотведенияи очистки сточных вод. Л.: 1981, с.8692.(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ДИМЕТИЛАЦЕТАМИД И ИЗОБУТИ ЛОВЫИ СПИРТ(57) Изобретение относится к переработке промьппленных сточных вод по ко плексной безотходной технологиорбции, экстракции и можетольэовано в производстве си Изобретение относится к переработ,ке промьипленных сточных вод адсорбцией и экстракцией и.может быть использовано в производстве синтетических волокон для переработки сточных вод образующихся при промывке волоУкон и содержацих диметилацетамид (ДМАА) и изобутиловый спирт (ИБС),ческих волокон для переработки сточных вод, содержащих диметилацетамид(ДМЛА) и изобутиловый спирт (ИБС).Целью изобретения является повьппениестепени очистки воды с одновременнойутилизацией очищенной воды, ДМАА иИБС при упрощении процесса. Для осуцествления способа сточную воду отрабатывают активным углем, поглощенныевецества экстрагируют из отработанного угля двумя порциями хлороформа,приэтом первую порцию экстракта рециркулируют через уголь до извлечения90-94 мас.7 поглоценного количествавеществ, подвергают разгонке на ИБС,ДМАЛ, хлороформ, отогнанный хлорофиспользуют в следующем цикле во втрой порции, а вторую порцию в первомцикле используют в следующем циклерегенерации в качестве первой, активный уголь обрабатывают водянымпаром, из полученного конденсата выделяют органическую фазу, которуюприсоединяют к отогнанному хлороформу,а водную Фазу Фильтруют через слойактивного угля дополнительной колонны. 1 з.п. Ф-лы, 2 табл. Цель изобретения - повьпп очных вод с одноацией извлеченных 1 БС и очищенной водь оцесса переработки. ения способа сточнуюстадии промывки волокна, поглощенныевещества экстрагируют из отработанно-го угля двумя порциями хлороформа,при этом первую порцию экстракта, полученную рециркуляцией через уголь доизвлечения 90-94 мас% поглощенногоколичества веществ, подвергают разгонке на изобутиловый спирт, диметилацетамид и хлороформ, вторую порцию экстракта используют в качестве первойпорции в следующем цикле регенерации,активный уголь после экстракции обрабатывают водяным паром, из полученного конденсата выделяют органическийслой, который, присоединяют к отогнанному хлороформу, а водную часть конденсата фильтруют через слой активногсугля дополнительной колонны для извлечения растворенного хлороформа. 20Обработку угля водяным паром ведутпри 130-150 С и интенсивности подачипара 0,3-0,6 кг/м 2- с.Неограниченно растворимый в водеДМАА адсорбируется активным углем с 25достаточно высокой избирательностью.Предельная адсорбционная емкостьактивного угля иэ смеси ДМАА и ИБС(25:1), соответствующей содержаниюэтих веществ в сточной воде производства волокна, составляет для ДМАА1,55 ммоль/г (134,5 мг/г, 13 мас.%),для ИБС 0,9 ммоль/г (66,6 мг/г,6,7 мас.%).Применение хлороформа в качествеэкстрагента обеспечивает практическиполное (95-96 мас.%) извлечение компонентов из воды.Достоинство хлороформа как элюентаДМАА и ИБС состоит еще и в том, что,при отгонке хлороформа из экстракта40в отгон практически не переходят извлеченные вещества (содержание ДМАА0,01%, ИБС до О, 1%), а также в том,что ни диметилацетамид, ни изобутиловый спирт из растворов в хлороформеуглем не адсорбируются (в широком интервале концентраций), что обеспечивает воэможность повторного использования отогнанного хлороформа, а такжерециркуляции одной и той же порциихлороформа через угольную колонку сцелью максимальной экстракции ДМААи ИБС.Кроме того, хлороформ как элюентдля создания практически безотходной 55технологии переработки сточных вод от. ДМАА и ИБС имеет существенные преимущества перед другими органическими растворителями. Из водного конденсата, образующегося в процессе обработки угля, насыщенного хлороформом, водя-, ным паромхлороформ легко отделяют благодаря четкому разделению фаз и повторно используют.Растворенный в водной фазе конденсата хлороформ поглощают активным углем в дополнительной колонне, откуда его отгоняют. Поглощение хлороформа активным углем из водного конденсата позволяет утилизировать весь хлороформ и использовать очищенный конденсат в производстве, чем достигается безотходность технологии.Способ реализуется следующим образом.Сточные воды, содержащие ДМАА (836- 850 мг/л) и,ИБС (286-300 мг/л), подают в блок адсорберов, состоящий из двух аппаратов, заполненных активным углем, работающих последовательно, из которых первый по ходу воды аппарат работает до насыщения, а второй - до проскока в Фильтрат ДМАА и ИБС. Процесс ведут до проскока в фильтрат 0,4 мг/л ДМАА и 1 мг/л ИБС, что соответствует величине ПДК этих веществ.1 кг активного угля в колоннах очищает 80,4-90,0 л сточной воды. Степень очистки воды составляет 99,9%. После проскока ДМАА и ИБС первый по ходу воды адсорбер отключают на реге. нерацию, второй адсорбер ставят первым по ходу воды и подключают к нему адсорбер со свежим углем (резервный). Для регенерации адсорбента хлороформ подают в адсорбер с отработанным углем и фильтруют через слой угля со скоростью 1 м /м 2 ч. Общий объем хлороформа для регенерации составляет 2 м на 1 м загрузки угля в колонне. Эта величина минимально необходима для извлечения ДМАА и ИБС. ХлороФорм с десорбированными веществами собирают двумя порциями. Первую порцию хлороформа рециркулируют через колонну до извлечения 90-94 мас,% адсорбированных количеств ДМАА и ИБС и направляют в перегонный куб, где отгоняют хлороформ при 58+2 С. Содержание ДМАА в отогнанном хлороформе составляет 0,002-0,005%, а ИБС 0,1-, 0,14% и его используют в следующем цикле в качестве второй порции.Вторую порцию хлороформа в первом,1 цикле пропускают через активный уголь в колонне, содержащий 6-10 мас.% ДМАА159931и ИБС, с той же скоростью, и после фильтрования через активный уголь собирают и используют в следующем цикле в качестве первой порции экстрагента,Для извлечения хлороформа из активного угля через слой угля пропускают водяной пар с температурой 130- 150 С и интенсивностью подачи 0,451 +О, 15 кг/м с в количестве 6,6 кг/кг1 О угля (5% от объема очищенной воды). После извлечения. хлороформа паром адсорбционную колонну включают в повторный цикл и через активный уголь вновь Фильтруют сточную воду. 15Конденсат водяного пара собирают в разделителе Фаз, из которого хлороформ перекачивают в сборник-дозатор хлороформа, а конденсат направляют в дополнительную адсорбционную колон ну для извлечения из него растворенного хлороформа (5-7,3 г/л). Емкость угля по хлороформу составляет 18 мас.%вОчищенный от хлороформа конденсат присоединяют к воде, используемой в 25 производстве.Кубовый остаток иэ перегонного куба направляют на вакуум-разгонку, откуда в Результате вакуум-разгонки хлороформ и ИБС поступают в отдель ные приемники, а ДМАА, остающийся в нижней части аппарата, собирают отдельно. В результате вакуумной разгонки получают 120-125 г хлороформа на 1 кг угля, 33-34 г ИБС на 1 кг угля.П р и м е р. Сточную воду, содержащую 836 мг/л ДМАА и 286,4 мг/л ИБС, фильтруют последовательно через две вертикальные колонны, заполненные ак О тивным углем АГ-З, со скоростью 3 м /м ч. Высота слоя угля в каждой колонне 76 см, масса угля и объем загрузки в каждой колонне Равны соответственно 129 г и 263,1 см.45 До проскока ДМАА и ИБС (равного ПДК) через активный уголь фильтруют 17 л сточной воды. За время работы активным углем в первой колонне пог лоцено 10427 мг ДМАА и 4676 мг ИБС.Первую колонну отключают на регенерацию, при осуществлении которой через отработанный уголь пропускают последовательно две порции хлоРофоРма 55 по 263 мп (392 г) каждая со скоростью 1 мф/м ч, Первую порцию хлороформа рециркулируют через слой активного угля до извлечения 9,645 г (92,5 мас.%) 2ДМАА и 4,356 г (93,15 мас.Ж) ИБС, после чего ее выводят из цикла.Оставшиеся 0,782 г (7,5 мас.Х) ДМАА и 0,32 г (6,85 мас.2) ИБС извлекают второй свежей порцией хлороформа (1 м/м загрузки угля).Обработку угля водяным паром проводят при 130 С, отбирают 850 мл конденсата, что соответствует 53 от объема очищенной воды. В делительной воронке нижний слой конденсата (хлороФорм) в количестве 33,5 г отделяют от верхнего слоя (раствор хлороформа в воде с концентрацией 4,51 г/л) . Этот раствор пропускают со скоростью 3 м /м" ч через слой активного угля в дополнительной колонне, в которой находится 130 г активного угля АГ-З. В воде, выходяцей иэ дополнительной колонны, хлороформ отсутствует.Иэ первой порции отработанного раствора хлороформа отгоняют хлороформ при 58+2 С, получают 250 мл (372,5 г) хлороформа, которые используют в последующих циклах, а кубовый остаток направляют на вакуум-раэгонку. После вакуум-разгонки кубового остатка получают 15,8 г хлороформа, 4,32 г ИБС и 9,76 г ДМАА, Степень утилизации составляет: по ИБС 92,4%, по ДМАА 93,6%.Для достижения максимальной степени извлечения с угля адсорбиропанных ДМАА и ИБС минимальным количеством экстрагента необходима многократная рециркуляция хлороформа через отработанный активный уголь. Так, приведенные в табл1 данные показывают, что степень извлечения ДМАА и ИБС, равная 90-93%, достигается в результате 3-4-кратной рециркуляции через уголь первой порции хлороформа,Такой режим экстракции адсорбированных веществ обеспечивает максималь. ную степень использования экстрагента и утилизации извлекаемых веществ при переработке сточной воды, Уменьшение степени извлечения ДМАА и ИГС хлороформом ниже 90% приводит к снижению эффективности процесса экстракции.В табл. 2 приведены результаты многоцикловой работы установки по предлагаемой технологии.Параметры проведения процесса: масса угля 129 г; концентрация диметилацетамида и иэобутанола 836-850 и 286-300 мг/л соответственно; скорость фильтрования 3 мз /м ч; объем хпоро 1599312,форма для регенерации 2 м/м загрузки угля; многократная рециркуляцияпервой порции хлороформа (1 м /мугля) через активный уголь до извлечения 907 адсорбированных ДМАА и ИБС;5температура пара для отгонки хлороформа 140 С; расход пара на регенерацию угля .от хлороформа б,б кг/кг угля(57 от объема очищенной воды); интенсивность подачи пара 0,4 кг/м с,1Из данных, представленных в табл.2, видно, что емкость угля в процессеего многоцикловой работы восстанавли вается практически полностью (на 97151007, по отношению к величине емкостиугля в первом цикле). Количество утилизированных ДМАА и ИБС по отношениюк количеству поглощенных веществ составляет 92-957.1Эффективность способа обеспечивается при температуре водяного пара130-150 С и при интенсивности егоподачи О, 3-,0, 5 кг/м 2- с.Экономически и экологически целесообразно подавать водяной пар на адсорбент с образованием конденсата до107, от объема очищенной воды. Однако,в предлагаемом способе режим температуркой обработки паром обеспечиваетполное восстановление адсорбционнойемкости активного угля при образовании57 конденсата.Уменьшение температуры водяногопара (до 120 С) при интенсивности0подачи пара 0,5 кг/м 2 с требует длявосстановления емкости активного угляувеличения объема конденсата до 157от объема очищенной воды. 40Увеличение температуры водяногопара (1 бО С и выше) невозможно из-заразложения хлороформа,Уменьшение интенсивности подачипара (0,2 кг/м с) при температуре 45150 С также требует для восстановления емкости угля уличения объема конденсата до 137, а увеличение интенсивности подачи пара (0,75 кг/м 2 с) приводит к снижению содержания хлороформа в конденсате,и, как следствие, кполучению больших объемов конденсата,требующих очистки на дополнительномадсорбционном фильтре.Таким образом, минимальный объемконденсата при сохранении эффективности процесса извлечения иэ угля адсорбиронанного хлороформа достигается винтервале температур водяного пара 130-150 С и интенсивности его подачина адсорбент 0,3-05 кг/м-с.Предлагаемый способ обеспечиваеткомплексную переработку сточной водыпроизводства синтетических волокон, врезультате которой получают глубокоочищенную воду, содержащую ДИАА и ИБСна уровне ПДК (0,4 мг/л для ДМАА и1,0 мг/л ИБС), при этом сохраняетсяобессоленность воды, что позволяетповторно использовать ее для промывкиволокна, а извлеченные из сточной водыпродукты утилизируют в виде товарныхпродуктов, в то время как по известному способу эти вещества разрушаются.Способ обеспечивает создание безотходной технологии за счет многократного использования применяемых адсорбента - отрегенерированного активногоугля и экстрагента - отогнанного хлороформа,Достоинством способа является то,что практически полное восстановлениеемкости угля достигается при полученииконденсата водяного пара всего до 5%от объема очищенной воды.Ф о р м у л а изобретения1. Способ переработки сточных вод,содержащих диметилацетамид и изобу,тиловый спирт, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения степениочистки воды с одновременной утилизацией очищенной воды, диметилацетамидаи изобутилового спирта при упрощениипроцесса, сточные воды фильтруют вдве ступени через активный уголь, отработанный уголь обрабатывают двумяпорциями хлороформапричем первуюпорцию рецпркулируют многократно доизвлечения 90-947 поглощенных веществс последующей регенерацией хлороформа, диметилацетамида и изобутиловогоспирта разгонкой и использованиемотогнанного хлороформа в качестве второй порции в следующем цикле, а вторую порцию хлороформа после использования в первом цикле подают в следующий цилк в качестве первой порции,активный уголь обрабатывают водянымпаром, из полученного конденсата выделяют органическую фазу и присоединяют к отогнанному хлороформу, аводную фазу фильтруют через активный уголь.2, Способ по и, .1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что обработку угляводяным паром ведут при температуре,130-150 С и интенсивности подачипара 0,3-0,б кг/м." с.Количество извлеченных веществ, г Рециркуляция ДМАА ИБС ДМАА ИБС ДМАА ИБС 22,69 27,95 35,66 37,22 37,26 37,26 10,912,9315,9616,716,7116, 71 2,86 3,40 4,20 4,39 4,395 4,395 57,35 70,5 90,0 94,0 94,1 94,1 Т а блица 2 Емкость угля по Количество утилизованных продуктов ИБС ИБС мг/л 7. к 1 циклумг/г Жк 1 циклу Е от по- глощен- ного г Х от по. глощенного Составитель Л. АнаньеваРедактор Н.Кищтулинец Техред Л,Сердюкова Корректор Л. Бескид Заказ 3117 Тирах 809 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина, 101 111111У.ЧЧЧЧ 11Ч 1111 ХХХ 1Х 11 121,8 119,4 121,8 118,75 121,6 118, 14 120,6 121,8 119,4 118,14 120,6 120,0 5,97 7,35 9,38 9,79 9,80 9,80 100 33,8 100 14,93 98 33,3 98,5 14,30 100 33,8. 100 14, 93 97,5 33,46 99 14,14 100 33,12 98 14,45 97 33,8 100 13,99 99 33,3 98,5 14,27 100 33,46 99 14,61 98 32 8 97 14 18 97 33,46 99 14,43 99 33, 12 98 14, 73 98 ф 5 33 э 63 99 э 5 440 95 92,7 94,3 92,3 92,0 91,8 91,7 93,0 92,1 94,7 94,7 93,0 61,272,7590,094,094,194,1 4,09 93,8 3,94 91,8 4,13 94,8 3,99 92,6 3,92 91,7 3,96 90,9 4,04 94,0 4,02 93,2 3,93 92,8 4,1 95,0 3,87 90,6 3,99 92,0