Экстракция

При относительно высоком содержание в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (например, фенолы и жирные кислоты), эффективным методом очистки является экстрация органическими растворителями – экстрагентами. Экстракционный метод очистки производственных сточных вод основан на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Отношение взаимно уравновешивающихся концентраций в двух несмешивающихся (или слабосмешивающихся) растворителях при достижении равновесия является постоянным и называется коэффициентом распределения.

Очистка сточных вод экстракцией состоит из трех стадий. Первая стадия — интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (орга­ническим растворителем). В условиях развитой поверхности контакта между жидкостями образуются две жидкие фазы. Одна фаза — экст­ракт содержит извлекаемое вещество и экстрагент, другая — рафинат — сточную воду и экстрагент. Вторая стадия — разделение экстракта и рафината; третья стадия — регенерация экстрагента из экстракта и рафината.

Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раство­ра с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать собственные ионы на другие ионы в растворе. Вещества, составляющие эту твер­дую фазу, носят название ионитов, те из них, которые способны погло­щать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионитами, отрицательные ионы — анионитами.

Иониты — бывают неорганические и органические. Это могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно. К неор­ганическим природным ионитам относятся глинистые материалы, це­олиты, полевые шпаты, слюды, к неорганическим синтетическим — силикагели, пермутиты. Наибольшее значение для очистки сточных вод приобрели ионообменные смолы — органические искусственные иониты. Они представляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными груп­пами. Пространственная углеводородная сетка (каркас) называется матрицей, а обменивающиеся ионы — противоионами. Каждый противоион соединен с противоположно заряженными ионами, называе­мыми фиксированными, или анкерными. Полимерные углеводород­ные цепи, являющиеся основой матрицы, связаны (сшиты) между со­бой поперечными связями, что придает прочность каркасу. При написании ионита матрицу обозначают в общем виде R, а активную группу указывают полностью. Например, сульфокатиониты записы­вают как RSО₃H. Здесь R — матрица, Н — противоион, SО₃ — анкер­ный ион.

Обратный осмос заключается в фильтровании растворов неоргани­ческих или органических веществ через полупроницаемые (молекулы воды проходят, молекулы растворенных веществ — нет) перегородки (мембраны). Так, если осмотическое давление морской воды состав­|шет 20—25 атмосфер (2,0—2,5 МПа), то для ее опреснения, т. е. для рродавливания через мембраны чистого растворителя (воды), следует приложить давление 6—7 МПа.

Ультрафильтрация основана на разделении растворов фильтрова­нием через мембраны с диаметром пор 5—200 нм, в то время как при 'обратном осмосе используются мембраны с диаметром пор до 1 нм. Для ультрафильтрационной очистки от крупных органических или неорганических молекул используют давление 0,1—0,5 МПа. В каче­стве материала мембран используются ацетат целлюлоза, полиамиды и другие полимеры.

Электрохимическая очистка применяется для очистки сточных вод от различных растворимых диспергированных примесей; к ней отно­сятся: 1) разложение нежелательных примесей за счет анодного окис­ления и катодного восстановления; 2) удаление растворенных неорга­нических соединений с использованием полупроницаемых мембран (электродиализ); 3) разложение примесей путем электролиза с исполь­зованием растворимых анодов и получение нерастворимых соедине­ний, выпадающих в осадок. Все эти процессы протекают на электро­дах при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока.

Простая перегонка осуществляется путем постепенного испарения уточной воды. Метод применяется для удаления соединений, которые Умеют температуру кипения ниже температуры кипения воды (аце­тон, спирты и т. д.).

Перегонку с водяным паром (эвапарацию) или другим инертным носителем применяют для удаления легколетучих соединений (аммиака, аминов, фенолов). Перегонку производят в периодически действу­ющих аппаратах или непрерывно действующих дистилляционных колоннах.