ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Со сточными водами некоторых предприятий в окружающую среду поступают вещества, оказывающие токсическое действие на живые организмы и человека. К таким веществам относятся и соединения хрома (VI) и формальде­гида.

Формальдегид в водоемы попадает со сточными водами деревообрабатывающих предприятий, использующих карбамидно и/или фенолформальдегидные смолы. При изготовлении одной тонны стандартной смолы марки КФ-МТ-15 образуется приблизительно 300 килограмм надсмольной воды с содержанием 10-50 г/л формальдегида. Такие сточные воды очищают различными методами, в том числе и с применением химических окислителей.

Источниками попадания хрома (VI) в гидросферу являются металлургическая, машино- и автомобилестроительная промышленность, а также гальванические цеха, предприятия органического синтеза, лакокрасочная промышленность. Утилизация сточных вод, содержащихCr⁶⁺, осуществляется с применением различных восстановителей.

Все приведенные методы характеризуются чрезмерно большими материальными затратами, многостадийностью, трудо- и энергоёмкостью.

Поэтому, целесообразно сочетать эти два процесса с целью экономии материальных средств.

Как уже отмечалось, хром (VI) взаимодействует с формальдегидом в кислой среде по следующим уравнениям реакций:

K ₂Cr ₂O ₇+ЗCH ₂O+4H ₂SO ₄-->ЗHCOOH+K ₂SO ₄+Cr ₂(SO ₄) ₃+4H ₂O(I)

2K ₂Cr ₂O ₇+ЗCH ₂O+ 8H ₂SO ₄ -->3CO ₂+2K ₂SO ₄+2 Cr(SO ₄) ₃+ 11 H ₂O(II)

Эти уравнения реакции были положены в основу исследований о возможности совместной утилизации хрома (VI) и формальдегида в промышленных сточных водах.

E°_I=1,343 В; E°_II= 1,136 В

Приведенные значения ЭДС реакций свидетельствуют о том, что реакции (I) и (II) должны протекать самопроизвольно с выделением теплоты.

Но при сливании раствора формальдегида и хрома (VI) в эквимолярном соотношении по уравнению (I) реакции при pH = 5 не наблюдалось в течение нескольких дней.

Отсутствие реакции наблюдали и при сливании эквимолярных растворов хрома (VI) и формальдегида по уравнению (II) (pH = 5).

Было решено изучить условия протекания реакции и определить оптимальные для наиболее полной совместной утилизации хрома (VI) и формальде­гида.

Было показано, что при относительно высокихpHреакционной смеси процесс взаимной утилизации протекает очень медленно, например, приpH= 2реакция протекала 24 часа. При понижении значения pH реакционной смеси растворов скорость реакции увеличивается. Очень быстро реакция между дихроматом калия и формальдегидом протекает при pH 0,7, практически она заканчивается за 30 минут. Но проводить процесс взаимной утилизации при таких значенияхpHнецелесообразно, так как это приводит к коррозии технологического хнологического оборудования.

Таким образом, наиболее оптимальным значением рН реакционной смеси для проведения совместной утилизации хрома (VI) и формальдегида является рН=1,5.

При изучении зависимости хода процесса совместной утилизации от исходного мольного соотношения хрома (VI) и формальдегида было установлено, что скорость реакции между хром (VI) и формальдегидом при прочих равных условиях (рН = 1,5) увеличивается при переходе к более высоким концентраци­ям хрома (VI) в реакционной смеси (v_Cr(VI):v_ФАварьировалось от 2,5:3 до 4:3) по сравнению сv_Cr(VI):v_ФА=2:3, что и следовало ожидать по закону действующих масс.

Поскольку процесс совместной утилизации хрома и формальдегида является эффективным только в сильно кислой среде (рН=1,5), была исследо­вана возможность осуществления данного процесса на твердых носителях с иммобилизованной кислотой. Это позволило бы исключить воздействие кислой среды на технологическое оборудование и способствовало экономии серной кислоты. Было показано, что при пропускании смеси формальдегид и хром содержащих сточных вод при рН=6,5 (v_Cr(VI):v_ФА=2:3)с объемной скоростью 3 л/ч через твердый носитель с иммобилизованной кислотой наблюдается 99,98% очистка сточных вод от соединений хрома и формальдегида.

Таким образом, на искусственных образцах СВ показана высокая эффективность и экономическая целесообразность метода совместной утилизации СВ, содержащих хром (VI) и формальдегид.