Электрофлотационное извлечение красителей из водных растворов



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:

1. Изучить теоретические основы электрофлотационного метода.
2. Проведение очистки водных растворов от красителей методом электрофлотации
3. 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 :

1. Изучение литературы и других источников информации
2. Выполнение экспериментов
3. Анализ полученных данных

Применялись такие методы исследования как:

1. Теоретический (изучение, анализ, абстрагирование).
2. Эмпирический (эксперимент, сравнение, наблюдение).
3. 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.