Документ описывает инновационный патент на способ очистки сточных вод от сульфид-ионов с использованием электрохимического метода, применимого в различных отраслях. Изобретение предполагает использование электролизера с графитовыми электроды, что позволяет достичь высокой степени очистки до 92% при низкой загрязненности очищаемой воды. Процесс может проводиться как в стационарных, так и в нестационарных условиях, что упрощает его внедрение в производство.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29831
(51) C02F 1/46 (2006.01)
C25B 11/03 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0884.1
(22) 27.06.2014
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Баешов Абдуали Баешович; Конурбаев
Абибулла Ережепович; Иванов Николай Сергеевич;
Гаипов Тулкинжон Эркинович; Сарсенбаев Нуржан
Бауыржанович; Ибрагимова Гулнар Назировна
(73) Акционерное общество "Институт
органического катализа и электрохимии им.
Д.В. Сокольского"
(56) Ласков Ю.М. Федоровская Т.Г. Жмаков Г.Н.
Очистка сточных вод предприятий кожевенной и
меховой промышленности. М. Легкая ипищевая
промышленность, 1984, с.70-77.
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ
СУЛЬФИД-ИОНОВ
(57) Изобретение относится к очистке сточных вод
от сульфид-ионов и может быть применено в
химической, нефтеперерабатывающей,
фармацевтической, коксохимической, целлюлозно-
бумажной, лакокрасочной, горнодобывающей
промышленности, в частности для доочистки
низкоконцентрированных сульфидсодержащих
сточных вод.
Задачей данного изобретения является
разработка электрохимического способа очистки
сточных вод от сульфидов.
Техническим результатом предлагаемого
изобретения является, анодное окисление сульфид-
иона из сульфидсодержащих растворов на кусковых
электродах.
Сущность изобретения заключается в том, что
очистка сточных вод от сульфида осуществляется в
электролизере ящичного типа, состоящего из семи
секций. Процесс можно проводить в стационарных
и в нестационарных условиях. При нестационарных
условиях судьфидсодержащая вода последовательно
и непрерывно проходит через каждую секцию.
Анодом служит графитовые кусковые электроды
(размером 0,2-0,5 см), которые поляризуются через
токоподвод - гафитовый стержень. Катодом служит
перфорированная пластинка из нержавеющей стали.
Анодные и катодные пространства разделяются
перфорированным оргстеклом. Когда
сульфидсодержащая вода проходит через слой
кусковых электродов, находящиеся на их
поверхности сульфид-ионы очень легко окисляются
свежеобразованным атомарным кислородом до
сульфат - ионов.
(19)KZ(13)A4(11)29831

2. 29831
2
Изобретение относится к очистке сточных вод от
сульфид ионов и может быть применено в
химической, нефтеперерабатывающей,
фармацевтической, коксохимической, целлюлозно-
бумажной, лакокрасочной, горнодобывающей
промышленности, в частности для доочистки
низкоконцентрированных сульфидсодержащих
сточных вод.
Известен способ очистки сточных вод от
сульфид-ионов [Алферова Л.А. Алексеев А.А.
Химическая очистка сточных вод в производстве
сульфатной целлюлозы. М. “Лесная
промышленность”, 1968, с.77-88], заключающийся в
окислении их кислородом воздуха при повышенной
температуре -80-90°С.
Недостатком этого способа является
необходимость нагрева больших объемов сточных
вод для обеспечения высокой скорости процесса
окисления сульфид-ионов. Кроме того, при наличии
большого количества органических и взвешенных
примесей скорость окисления сульфид-ионов
заметно падает.
Наиболее близким к заявляемому является
способ очистки воды от сульфид-ионов
[Ласков Ю.М. Федоровская Т.Г. Жмаков Г.Н.
Очистка сточных вод предприятий кожевенной и
меховой промышленности. М. Легкая и пищевая
промышленность, 1984, с.70-77], заключающийся в
каталитическом окислении сульфидов кислородом
воздуха в течение 6 ч в присутствии катализаторов.
Катализатором являются ионы никеля или марганца
в количествах, зависящих от содержания сульфидов
в сточных водах и состоящих из 0,4-0,5 мг Ni2+
или
Мn2+
на один мг сульфид-ионов при значении
рН=10.
Недостатками этого способа являются
загрязненность сточной воды ионами никеля или
марганца (от добавки катализатора), высокая
стоимость соли этих металлов и весьма низкие ПДК.
Поэтому использование таких катализаторов и их
присутствие в сточных водах предприятий очень
нежелательно, кроме того соли металлов никеля и
марганца необратимо теряются полностью. Другими
недостатками являются низкая скорость окисления,
сложность аппаратурного оформления,
недостаточная степень очистки (не превышающий
80%), большая длительность обработки.
Задачей предлагаемого изобретения является
разработка электрохимического способа очистки
сточных вод от сульфид-ионов.
Техническим результатом предлагаемого
изобретения является, анодное окисление сульфид -
иона из сульфидсодержащих, растворов.
Сущность изобретения заключается в том, что
очистка сточных вод от сульфида осуществляется в
электролизере ящичного типа, состоящего из семи
секций. Процесс можно проводить в стационарных
и в нестационарных условиях. При нестационарных
условиях сульфидсодержащая вода последовательно
и непрерывно проходит через каждую секцию.
Анодом служит графитовые кусковые электроды
(размером 0,2-0,5 cм), которые поляризуются через
токоподвод - гафитовый стержень. Катодом служит
перфорированная пластинка из нержавеющей стали.
Анодные и катодные пространства разделяются
перфорированным оргстеклом. Когда
сульфидсодержащая вода проходит через слой
кусковых электродов, находящиеся на их
поверхности сульфид - ионы очень легко
окисляются свежеобразованным атомарным
кислородом до сульфат-ионов:
S-2
+ 4Oат= SO4
-2
Пример 1. Схема электролизной установки
приводится на рисунке. Электролизер (1) общим
объемом 120 л. состоит из семи секций (I-VII).
Каждая секция состоит из двух катодов
(перфорированные пластины) (2), выполненных из
нержавеющей стали. Пространство между катодами
формирует анодную камеру и разделяется
перегородками с мелкими отверстиями (3) из
диэлектрического материала - органического стекла
(можно использовать - текстолит, полипропилен и
т.д.), затем заполняется кусковыми графитовыми
электродами (4). Поляризация кусковых электродов
осуществляется через токоподводы - гафитовый
стержень (5). Все аноды (4) и катоды (2) в каждой
секции между собой соединяются параллельно. Для
циркуляции электролита в каждой секции
присутствуют пропускные отверстия, поочередно в
нижних и верхних частях. Описанная конструкция
обеспечивает несквозное протекание электролита, а
последовательное, через каждую секцию.
Для повышения электропроводности конденсата
добавляют сульфат натрия - Na2SO4 (или хлорид
натрия-NаСl) с концентрацией-0,5-1,0 г/л.
В таблице 1 приводится влияние плотности тока
анодных кусковых электродов на степень
электрохимического окисления сульфид - ионов при
концентрации сульфид- ионов 17,8 мг/л и сульфата
натрия 0,5 г/л. До плотности тока 150 А/м2
наблюдается равномерный рост степени очистки
воды от сульфид-ионов. При стационарных
условиях продолжительность электролиза - 30 мин,
при этом степень очистки раствора от сульфида
достигает 92,1%. Для упрощения расчетов
плотность тока рассчитывается не на объемную
поверхность, а на площадь поверхности
приграничных электродов (т.е. на геометрическую
поверхность). Однако при использовании кусковых
электродов они работают как, объемные электроды.
Таблица 1
Влияние плотности тока на степень очистки от сульфид - ионов
Плотность тока, А/м2
30 60 90 120 150 170 200
Степень 73,0 78,5 83,6 89,5 92,0 92,1 89,5
очистки, %

3. 29831
3
Пример 2. Условия такие же, как в п.1.
Электролиз проводится в проточном режиме при
концентрации сульфата натрия 1,0 г/л и при анодной
плотности тока 150 А/м2
. Как видно из таблицы 2, с
увеличением скорости потока степень очистки
раствора постепенно снижается.
Таблица 2
Влияние скорости потока водного раствора на степень очистки от сульфид-иона
V, л/час 0 50 100 120 150 200
α, % 99,1 99,0 89,2 89,5 89,3 89,6
Как показывают результаты исследований,
очистка сточных вод от сульфид-ионов можно
проводить в непрерывном режиме.
Таким образом, предложенный нами способ
очистки сточных вод от сульфид-ионов по
сравнению с прототипом, имеет следующие
преимущества:
- очистка раствора от сульфид-ионов
осуществляется на аноде, т.е. процесс является
безреагентным;
- очищаемая вода не загрязняется ионами
вредных металлов;
- при оптимальных условиях степень очистки
раствора, от сульфид-ионов в одном электролизере
превышает 85%;
- процесс очистки воды можно проводить в
непрерывном режиме, что позволяет легко внедрить
в производство предлагаемую технологию.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ очистки сточных вод от сульфид-ионов,
включающий процесс окисления, отличающийся
тем, что очистку осуществляют в электролизере и в
качестве анода используют графитовые кусковые
электроды, заполняющие пространство между
перегородками с мелкими отверстиями из
диэлектрической пластины, а катодом
перфорированные пластины из нержавеющей стали
и электролиз ведут при анодной плотности тока
90-150 А/м2
.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова