УДК 542


Інтенсифікація процесу взаємної нейтралізації олефінових та гіпохлоритних стічних вод


Зінь О.І., Знак З.О.

Національний університет «Львівська політехніка»,

м. Львів, Україна


Існує чимало хіміко-технологічних процесів, техніко-економічні показники яких погіршуються через недосконалість допоміжних стадій, наприклад, очищення стічних вод або утилізації відходів. Так, на ТзОВ „Карпатнафтохім” утворюються некондиційні розчини натрію гіпохлориту та органовмісні стічні води (СВ), знешкодження яких є дуже енерго-витратним.

Некондиційні розчини натрію гіпохлориту з концентрацією близько 40 мг/дм3 утворюються при одержанні каустичної соди та хлору [1], а органовмісні – в процесі виробництва олефінів. Оскільки натрію гіпохлорит належить до речовин, що мають добрі окисні властивості (редокс-потенціал системи OCl/Cl дорівнює 1,49 В), а органовмісним стокам притаманні відновні властивості, то можна було б очікувати, що при їх змішуванні відбуватиметься взаємодія між ними, що й спричинятиме їх перетворення в практично нешкідливі речовини. Попередніми дослідженнями встановлено принципову можливість взаємного знешкодження стоків вказаних технологічних процесів [2].

Для реалізації процесу взаємного знешкодження різних за окисно-відновними властивостями стоків у промислових масштабах важливим є як забезпечення високої швидкості процесу, так і повноти взаємодії сполук відновного та окисного характеру. Одним із перспективних методів інтенсифікації процесу взаємного знешкодження олефінових та гіпохлоритних стічних вод є дія ультразвукового випромінювання [2, 3].

Метою роботи було вивчення можливості інтенсифікації процесу взаємного знешкодження олефінових та гіпохлоридних стічних вод дією акустичних випромінювань ультразвукового (УЗ) діапазону.

Проведено комплекс досліджень щодо виявлення особливостей впливу УЗ-випромінювання на реакційне середовище. Для опромінення використовували УЗ-випромінювач магнітострикційного типу «Ultrasonic Disintegrator UD-20» з частотою ультразвукових коливань 22±1,65 кГц.

Установлено позитивний вплив УЗ-випромінювання на процес взаємного знешкодження органічних та неорганічних стоків. Швидкість реакції нейтралізації під впливом ультразвукового поля збільшувалася у 2-3 рази. Під впливом кавітаційних явищ відбувається інтенсивна деструкція ароматичних і поліспряжених лінійних органічних сполук та розкладання натрію гіпохлориту з виділенням атомарного Оксигену, на що вказує зміщення і розширення області поглинання UV/Viz спектрів досліджуваних стоків в область 235-310 нм (рис.1). Оскільки вказані процеси відбуваються за радикальним механізмом, то подальша взаємодія між ними відбувається з високою швидкістю, що й забезпечує повноту перебігу процесу окиснення органічних сполук.

Утворення хлорпохідних сполук у разі взаємодії органовмісних стоків з гіпохлоритними стічними водами, що мають лужний характер, не відбувається. У разі хоча б часткового утворення таких сполук, на УФ-спектрі була б присутня смуга поглинання в області λmax 264 нм. Відсутність смуги поглинання в області λmax 292 нм, свідчить про практично повне витрачання натрію гіпохлориту на взаємодію з органічними сполуками, що містяться в олефінових стічних водах.

Рис. 1. Спектри (UV/Viz) олефінових та гіпохлоритних стічних вод:

1 – гіпохлоритні СВ (розведення 1:10); 2 – олефінові СВ; 3 – олефінові СВ після УЗ-оброблення; 4 – реакційна суміш СВ; 5 – реакційна суміш СВ після УЗ-оброблення

Встановлено, що повнота перетворення як органічних сполук, так і натрію гіпохлориту досягається у разі короткотривалої дії УЗ-випромінювання на реакційне середовище – впродовж всього 1 хв. Протягом цього часу у кавітаційних полях активується утворення атомарного Оксигену і, як наслідок, швидкість взаємодії між натрію гіпохлоритом і органічними сполуками істотно зростає. У разі збільшення тривалості УЗ-активації реакційного середовища (навіть всього до 3 хв.) повнота перетворення органічних сполук зменшується. Ймовірно, це зумовлено занадто інтенсивним розкладом гіпохлорит-іонів, оскільки енергія зв’язку O-Cl дорівнює 205 кДж/моль, а у С=С в органічних сполуках – 611. Атомарний Оксиген, що виділяється внаслідок розкладу гіпохлорит-іонів у кавітаційних полях, молекуляризується та виділяється з реакційного середовища у вигляді бульбашок.

Отже, виконаними дослідженнями встановлено, що УЗ-випромінювання інтенсифікують взаємодію натрію гіпохлориту з органічними сполуками як компонентами відповідних стічних вод.


Список літератури:

1. Горбачов А.К. Технічна електрохімія. Ч. І. Електрохімічні виробництва хімічних продуктів: Підручник. – Х.: ВАТ «Вид-во «Прапор», 2002. – 254 с.

2. Знак З.О., Гнатишин Н.М. Дослідження процесу очищення стоків ВАТ “КАРПАТНАФТОХІМ” розчинами натрію гіпохлориту потенціо-метричним  методом//  Вісник  НУ “Львівська  політехніка”.  Хімія,  технологія речовин та їх застосування. – 2012. – № 726. – С. 20–24.

3. Blume T., Neis U. Improved wastewater disinfection by ultrasonic pre-treatment. Ultrasonics Sonochemistry. – 2004. – V.11. – P.333–336.