Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб очистки води від поверхнево-активних речовин, що включає обробку води УФ-випромінюванням, який відрізняється тим, що процес здійснюють в товщині оптичного шару, величину якого визначають з виразу:

,

де  - товщина оптичного шару за довжини хвилі λ1=172-185 нм, см;

D1 - оптична густина водного розчину за довжини хвилі λ1;

 - коефіцієнт екстинкції забруднювача за довжини хвилі λ1, дм3·моль-1·см-1;

 - концентрація ПАР, моль·дм-3;

 - коефіцієнт поглинання світла водою за довжини хвилі λ1, см-1;

причому джерело УФ-випромінювання розміщують над водою, що обробляється.

Текст

Спосіб очистки води від поверхнево-активних речовин, що включає обробку води УФвипромінюванням, який відрізняється тим, що процес здійснюють в товщині оптичного шару, величину якого визначають з виразу: Винахід належить до області обробки води, зокрема, до фотохімічного окиснення органічних речовин у воді, і може бути використаний для очистки природних і стічних вод від поверхневоактивних речовин. Відомий спосіб очистки води від поверхневоактивних речовин [В.В. Гончарук, В.Ф. Вакуленко, Ю.О. Швадчина, А.Н. Сова. Влияние УФизлучения на кинетику разложения катионных ПАВ озоном в водной среде // Химия и технология воды. - т. 29, №2. - с. 101-112] [1]. Як об'єкти використовували катіонні ПАР (КПАР): додецилпіридиній бромід (ДПБ) та цитилпіридиній бромід (ЦПБ). Досліди проводили на модельних розчинах в дистильованій (рН0 5,9±0,1) та пом'якшеній водопровідній водах (рН0 7,9±0,1). Робочі розчини ЦПБ та 3 ДПБ за вихідної концентрації 50 мг/дм , отримані розбавленням основних розчинів дистильованою або пом'якшеною водопровідною водою, обробляли, наприклад, УФ-випромінюванням. Обробку УФвипромінюванням здійснювали в кварцовому реак3 торі (V=0,4 дм ) за бокового опромінення за допомогою ртутно-кварцової лампи низького тиску ДБ15, поміщеної разом з реактором в загальний кожух з алюмінієвої фольги. Середнє значення по тужності на обробку 1 дм води становило 5 3 Вт/дм . Концентрацію ЦПБ та ДПБ в розчинах контролювали спектрофотометричним методом. Як випливає з наведених даних, ступінь очистки води, наприклад, від ЦПБ після 20 хв УФ опромінення складав 60 %. Таким чином, основним недоліком способу [1] є низький ступінь очистки від ПАР. Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною суттю та результатом, що досягається, є спосіб очистки води від поверхнево-активних речовин [В.В. Гончарук, В.Ф. Вакуленко, А.Н. Сова и др. // Химия и технология воды.-2003. - т. 25, №5. - с. 407-427] [2]. Суть способу полягала в наступному. Обробці піддавали воду, що містить нонілфенолетоксилат (технічна назва зразка - ОП10). Обробку проводили на розчинах ОП-10 з по3 чатковою концентрацією 50 мг/дм в дистильованій воді, а також в пом'якшеній водопровідній воді, що найбільш адекватно моделює матрицю реальних стічних вод. Обробку розчинів здійснювали озоном, УФ-випромінюванням та озоном з одночасним УФ-опроміненням (О3/УФ). Обробку УФвипромінюванням здійснювали в реакторі барбо3 тажного типу з оргскла (об'ємом ~ 11 дм ) із зану hi  Di і ПАВ і  сПАВ і  А Н2 О , де hi - товщина оптичного шару за довжини хвилі 1 λ =172-185 нм, см; 1 D - оптична густина водного розчину за довжини 1 хвилі λ ; і ПАВ - коефіцієнт екстинкції забруднювача за до1 3 -1 -1 вжини хвилі λ , дм ·моль ·см ; і сПАВ - концентрація ПАР, моль·дм ; -3 і А Н2О - коефіцієнт поглинання світла водою за 1 -1 96371 (11) UA (19) 3 (13) C2 довжини хвилі λ , см ; причому джерело УФ-випромінювання розміщують над водою, що обробляється. 3 96371 реним джерелом УФ-випромінювання (лампа ДРБ15) в кварцовому кожусі. 3 Обробка розчину ОП-10 (50 мг/дм ) УФ3 опроміненням (ІУФ - 0,64 Вт/дм ) протягом 47 хв 3 забезпечувала глибину очистки до 42 мг/дм , тобто ступінь очистки складав 16 % (таблиця, приклад 11). Така низька ефективність процесу деструкції свідчить про те, що речовина ОП-10, яка видаляється, є речовиною, що важко окиснюється. Концентрацію ОП-10 у вихідній та очищеній воді визначали спектрофотометричним методом за зміною оптичної густини смуги поглинання вихідної сполуки в УФ-області (А224). УФ-спектри реєстрували на приладі SPECORD UV-VIS. Недоліком відомого способу [2] є низький ступінь очистки від ПАР, які відносяться до речовин, що важко окиснюються. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб очистки води від ПАР шляхом зміни режиму УФ-обробки води за рахунок зміни просторового розміщення джерела УФ-випромінювання, що забезпечить підвищення ефективності процесу очистки води від ПАР, які важко розкладаються. Для вирішення поставленої задачі запропоновано спосіб очистки води від ПАР, що включає обробку води УФ-випромінюванням, в якому, відповідно до винаходу, процес здійснюють в товщині оптичного шару, величину якої визначають з виразу: hi  Di і ПАВ і  сПАВ і  А Н2 О , (1) i де h - товщина оптичного шару за довжини і хвилі λ =172-185 нм, см; і D - оптична густина водного розчину за дові жини хвилі λ ; і ПАВ - коефіцієнт екстинкції забруднювача за і 3 -1 -1 довжини хвилі λ дм ·моль ·см ; і сПАВ - концентрація ПАР, моль·дм-3; і А Н2О - коефіцієнт поглинання світла водою за і -1 довжини хвилі λ , см ; причому джерело УФ-випромінювання розміщують над водою, що обробляється. Характерною особливістю запропонованого способу очистки води від ПАР є використання як УФ-випромінювання вакуумного ультрафіолету. Під цим терміном заявник розуміє випромінювання в діапазоні довжин хвиль 172-185 нм. Використання випромінювання в області вакуумного ультрафіолету в поєднанні з розміщенням джерела УФ-випромінювання над поверхнею води, що очищається, забезпечує високий ступінь деструкції ПАР за рахунок обробки води в товщині 1 оптичного шару h , яку визначають з наведеної формули (1). Ступінь очистки досягав 85-100 %. Спосіб реалізується наступним чином. Очистку води від ПАР здійснювали у пристроїреакторі, схематичне зображення якого наведено на кресленні. Реактор складається з лотка (1), наприклад, прямокутної форми, лампи УФ-випромінювання (2), розміщеної всередині рефлектора (3). При 4 цьому довжина лампи рівна довжині лотка та довжині рефлектора. Очистку води здійснювали на модельних роз3 3 чинах, що містять 50 мг/дм ОП-10 або 10 мг/дм октадецилпіридиній броміду (ОЦПБ). Зразок води поміщали в лоток (1). Як УФджерело використовували лампу низького тиску 3 (2) ДРБ-8 потужністю 2,5 Вт/дм , яку розміщали над поверхнею води. Рефлектор (3) розміщений над лампою (2). Обробку води здійснювали УФвипромінюванням в діапазоні довжин хвиль 172185 нм протягом 40-210 хв, та процес окиснення проводили в товщині оптичного шару, величину якого визначали за формулою (1). Визначення концентрації до та після обробки здійснювали за допомогою спектроскопічного методу на приладі Specord UV VIS. У вказаних умовах здійснювалась практично повна деструкція органічних речовин на рівні 85100 %. Приклади виконання за винаходом Приклад 1 Готували розчин октадецилпіридиній броміду 3 (ОЦПБ) з концентрацією 10 мг/дм . Розчин помі3 щали в лоток (1) об'ємом 0,5 дм . Останній обладнаний рефлектором (3), матеріалом якого є анодований алюміній. Коефіцієнт відбиття відбивача складав 0,9. Розчин опромінювали лампою (2) ДРБ-8 з довжиною хвилі 185 нм протягом 120 хв. Процес очистки здійснювали в товщині оптичного шару, величину якої визначали з виразу (1): D 1 h   12,6  10 4 12  792 ,  с А ПАВ ПАВ Н2О см Чисельне значення оптичної густини D=1 означає падіння освітленості на глибині h в 10 разів, тобто до 10 % вихідної величини освітленості. Концентрація ОЦПБ в очищеній воді станови3 ла 0 мг/дм , що відповідає ступеню очистки 100 %. Результати досліджень наведені в таблиці, приклад 3. Приклад 2 Готували розчин ОП-10 з концентрацією 50 3 мг/дм . Обробку здійснювали аналогічно прикладу 1 протягом 210 хв. Процес очистки здійснювали в товщині оптичного шару, величину якої визначали з виразу (1): D 1 h   12,2  10 4 2,4  792  с А ПАВ ПАВ Н2О см. Концентрація ОП-10 в очищеній воді складала 3 0 мг/дм , що відповідає ступеню очистки 100 %. Результати досліджень наведені в таблиці, приклад 1. Аналогічно прикладам конкретного виконання були проведені досліди з очистки води від ПАР різної природи за УФ-обробки в області вакуумного УФ (172-185 нм), як в діапазоні, що заявляється, так і при позамежних значеннях. Причому обробку води здійснювали в товщині оптичного шару, величину якого визначали з виразу (1). Дані наведені в таблиці (таблиця, приклади 1-10). 5 96371 Як випливає з наведених даних, УФ-обробка в діапазоні хвиль, що заявляється, реалізує високу ефективність деструкції ПАР, що важко окиснюються, на рівні 85-100 % (таблиця, приклади 1-8). Обробка води за межами вакуумного УФопромінення, наприклад 254 нм, не забезпечує високого ступеня деструкції речовин, що важко окиснюються: ступінь очистки від ОП-10 складає 52 %, від ОЦПБ - 5 % (таблиця, приклади 9,10 відповідно). Така ефективність очистки води від ПАР відповідає даним, одержаним нами за відомим способом (таблиця, приклад 12). Переваги способу очистки води від ПАР, що заявляється, у порівнянні з відомим способом полягають в наступному: 6 - реалізація запропонованого способу забезпечує суттєве підвищення ефективності очистки від ПАР, що важко окиснюються, з 65 % до 85100 %, тобто на 20-35 %. Висока ефективність очистки досягається за рахунок використання випромінювання в області вакуумного УФ та розміщення джерела УФ-випромінювання над поверхнею води; - ступінь очистки, що досягається, попереджує забруднення оточуючого середовища від токсичних речовин, що важко окиснюються, та зберігає природу в первісному вигляді. Перевагами способу, що заявляється, є виключення системи охолодження джерела УФвипромінювання, що приводить до спрощення апаратурного оформлення способу. Таблиця N довжина хвилі, нм за винаходом 1 185 2 185 3 185 4 185 5 172 6 172 7 172 8 172 позамежні значення 9 254 10 254 за способом [2] 11 254 12 254 п/п Вихідна концентрація 3 ПАР, мг/дм Умови УФ-обробки h, см·10 -4 Показники концентрація ПАР, ступінь очистки, 3 мг/дм % хв ОП-10 ОЦПБ 12,2 12,2 12,6 12,6 5 5 5,1 5,1 210 180 120 60 180 140 90 40 50 50 50 50 10 10 10 10 0 7,5 0 1,25 0 5 0 1,1 100 85 100 87,5 100 90 100 89 20000 20000 210 120 50 10 24 9,5 52 5 47 210 50 50 42 17,5 16 65 Комп’ютерна верстка А. Рябко Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for water purification from surfactants

Автори англійською

Honcharuk Vladyslav Volodymyrovych, Samsoni-Todorov Oleksandr Olehovych, Samsoni-Todorova Olena Oleksandrivna, Yaremenko Valentyn Oleksiiovych

Назва патенту російською

Способ очистки воды от поверхностно-активных веществ

Автори російською

Гончарук Владислав Владимирович, Самсони-Тодоров Александр Олегович, Самсони-Тодорова Елена Александровна, Яременко Валентин Алексеевич

МПК / Мітки

МПК: C02F 1/32

Мітки: речовин, очистки, спосіб, води, поверхнево-активних

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/3-96371-sposib-ochistki-vodi-vid-poverkhnevo-aktivnikh-rechovin.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб очистки води від поверхнево-активних речовин</a>

Подібні патенти