Введение
Очистка воды в настоящее время представляет собой одно из важнейших направлений прикладной науки. Сбросы сточных вод сложного состава, содержащих пигменты, вызывают серьёзную обеспокоенность у природоохранных регулирующих органов.
Неиспользованные в производстве вещества сбрасываются со сточными водами, которые характеризуются высокими показателями цветности, pH, температуры, мутности и содержания токсичных химических веществ.
Существует ряд методов, которые используются для удаления красителей. К ним относится: биологическая обработка, коагуляция/флокуляция, химическое окисление и фотокаталитические процессы, озонообработка, мембранные процессы, адсорбция, электрофлотация.
Таким образом, актуальность моей работы заключается в том , что заводы продолжают сбрасывать сточные воды сложного состава, тем самым загрязняя окружающую среду. И с этим нужно бороться.
Цель: Изучение кинетических закономерностей электрофлотационного процесса очистки водных растворов от красителей на примере метиленового голубого и прямого диазоалого.
Задачи:
- Изучить теоретические основы электрофлотационного метода.
- Проведение очистки водных растворов от красителей методом электрофлотации
- Исследование метода определения содержания красителей в водных растворах
Объект исследования : электрофлотационный метод очистки вод.
В ходе научно-исследовательской работы применялись следующие методы работы над проектом :
- Изучение литературы и других источников информации
- Выполнение экспериментов
- Анализ полученных данных
Применялись такие методы исследования как:
- Теоретический (изучение, анализ, абстрагирование).
- Эмпирический (эксперимент, сравнение, наблюдение).
- Статистический (составление таблиц, построение графиков).
Теоретическая часть.
Метод электрофлотации — это физико-химический метод очистки вод.
В чём заключается сущность электрофлотации?
Сущность метода заключается в пропускании постоянного электрического тока через сточную жидкость и образовании при этом мелкодисперсных пузырьков газа, равномерно распределяющихся в объёме обрабатываемой жидкости. Обладая большой подъёмной силой, пузырьки газа сталкиваются с частицами загрязнений, прилипают к ним и затем флотируют их на поверхность раствора, образуя устойчивый пенный слой.
Где применяется данный метод?
Наиболее перспективными направлениями, где применяется электрофлотация, являются следующие:
— извлечение эмульсий (нефтепродукты, масла в присутствии ПАВ);
— извлечение дисперсной фазы органической природы (полимеры, лаки, краски, фоторезист и др.);
— извлечение дисперсной и эмульсионной фазы (экстрагенты, растворители) в смесях в присутствии ПАВ, коагулянтов (ионов Al, Fe).
Практическая часть исследовательской работы представлена экспериментом .
Порядок проведения работы
Для проведения практической части нам понадобятся следующие реактивы и оборудование:
— красители (метиленовый голубой; прямой диазольный алый 1 г/л);
— раствор сульфата натрия (Na2SO4 200 г/л);
— вода дистиллированная;
— анионное поверхностно-активное вещество NaDDS (1 г/л);
— анионный флокулянт Superflock А-137 (1 г/л);
— промышленный коагулянт P2 UltraPAC (15 г/л);
— раствор гидроксида натрия (2 моль/л);
— весы аналитические;
— спектрофотометр СФ-2000;
— дистиллятор;
— мешалка магнитная;
— электрофлотатор с источником тока;
Шаг 1. Приготовить модельный раствор 500 мл, содержащий краситель с концентрацией 5 мг/л. Раствор готовится на дистиллированной воде.
Шаг 2. Методом спектрофотометрии проверяем концентрацию красителя
Шаг 3. Добавить реагенты:
— 2,5 мл Na2SO4;
— 12 мл коагулянта P2 UltraPAC;
— 1 мл ПАВ NaDDS;
— 1 мл флокулянта Superflock А-137;
— 25–30 капель NaOH.
Образуется дисперсная фаза.
Шаг 4. Залить модельный раствор в колонну электрофлотаторы, включить источник тока, выставить силу тока 0,2 А.
Шаг 5. Через 2, 5, 7 и 10 минут осуществлять отбор проб объёмом 5–10 мл через вентиль нижнего патрубка электрофлотационного аппарата.
Шаг 6. Методом спектрофотометрии измерить концентрацию красителя в растворе после электрофлотации. Запишем результаты в таблицу.
Краситель: прямой диазольный алый
|
Время, мин |
С (крас), мг/л по градуировочному графику |
Степень извлечения, а (%) |
|
0 |
3 |
- |
|
2 |
1.65 |
45 |
|
5 |
0.45 |
85 |
|
7 |
0.26 |
93.3 |
|
10 |
0.09 |
97 |
Краситель: метиленовый голубой
|
Время, мин |
С (крас), мг/л по градуировочному графику |
Степень извлечения, а (%) |
|
0 |
5 |
- |
|
2 |
0.87 |
82.6 |
|
5 |
0.13 |
97.4 |
|
7 |
0.03 |
99.4 |
|
10 |
0.03 |
99.4 |
Построим диаграммы
Вывод
В процессе изучения метода электрофлотации мы выяснили, как извлечь краситель из водных растворов и что нам потребуется для проведения данного эксперимента.
В нашем случае спектрофотометрический метод показал, что более эффективное извлечение было у метиленового голубого, нежели у прямого диазольного алого, но визуально видно, что раствор был недостаточно очищен от красителя. Тем самым можно сделать вывод, что метод электрофлотации подходит не для всех растворов с красителями, так что очистка может пройти не до конца.
