Окислювання.

 

Окислювання застосовують для знешкодження стічних вод, що містять токсичної домішки (ціаніди, комплексні ціаніди міді і цинку) чи з'єднання, що недоцільно витягати зі стічних вод, а також очищати від них воду іншими методами (сірководень, сульфіди). Такі стічні води зустрічаються в цехах гальванічних покрить, збагачувальних фабриках, нафтопереробної і нафтохімічної промисловості і т.д. У практиці знешкодження стічних вод як окислювачі використовують хлор, хлорне вапно, гіпохлорід кальцію і натрію, диоксид хлору, озон, технічний кисень і кисень повітря. Крім того, можуть бути використані перекис водню, біхромат калію, перманганат калію.

Найбільше широко використовується хлор і його з'єднання. Це один з розповсюджених способів окислювання отрутних ціанідів, а також таких органічних і неорганічних з'єднань, як сірководень, гідросульфід, сульфід, меркаптан.

Стічні води, що містять отрутні ціаніди, утворяться в гальванічних цехах. Окислювання отрутних CN^- - іонів здійснюється шляхом перекладу їх у нетоксичні ціанати CNO^-, що потім у воді гідролизуються з утворенням іонів амонію і карбонатів.

Окислювання ціанідів хлорним вапном протікає по рівнянню:

KCN + CaCl₂O = KCNO + CaCl₂.

Ціанат калію, що утвориться, гідролизується:

KCNO + 2H₂O = KHCO₃ + NH₃.

При застосуванні хлору як окислювач реакція протікає в лужному середовищі:

NaCN + 2NaOH + Cl₂ = NaCNO + 2NaCl + H₂O

2NaCNO + 2H₂O = Na₂CO₃ + CO(NH₂)₂.

При окислюванні комплексного з'єднання ціаніду цинку, наприклад, гіпохлорідом відбувається реакція

[Zn(CN)₄]^2- + 4OCl^- + 2OH^- 4CNO^- + 4Cl^- + Zn(OH)₂.

Іон ціанату, що утвориться, піддається також гідролізу з утворенням нетоксичних з'єднань.

Хлорування застосовується і для окислювання стічних вод, що містять сірководень, сульфіди, меркаптан і інші.

У лужному середовищі хлор окисляє сульфіди до сульфатів:

Na₂S + 4Cl₂ + 8NaOH = Na₂SO₄ + 8NaCl + 4H₂O.

У кислому і нейтральному середовищі можливе окислювання до сульфітів:

NaHS + 3Cl₂ + 3H₂O NaHSO₃ + 6HCl.

Для окислювання сульфідів широко використовується кисень. Реакція окислювання йде в рідкій фазі при підвищених температурі і тиску. Реакція протікає через ряд послідовних стадій:

S^2- S S_nS₂SS.

У процесі окислювання сірка змінює свою валентність від 2 до 6. Продукти окислювання визначаються умовами проведення реакцій.

На мал.37 приведена схема установки по окислюванню сульфідів стічних вод киснем повітря. Стічна вода, що містить сульфіди, надходить у прийомний резервуар і через теплообмінник подається в окисну колону. Повітря подається в нижню частину колони. Волога з відпрацьованого повітря конденсується в сепараторі і направляється в прийомний резервуар. Стічні води після окислювання прохолоджуються і направляються на подальше очищення.

Мал.37. Установка по окислюванню сульфідів.

 

1.Прийомний резервуар; 2.Теплообмінник; 3.Окисна колона; 4.Повітророзподільна система; 5.Сепаратор; 6.Холодильник; 7.Подача стічної рідини; 8.Відвід очищеної стічної рідини; 9.Відвід відпрацьованого повітря; 10.Конденсат; 11.Подача повітря.

 

Для очищення стічних вод широко використовується озон, що є сильним окислювачем. Проведені численні дослідження з окислювання різних органічних забруднень озоном показали ефективність цього способу при обробці водяних розчинів, що містять феноли, ціклопентан, циклогексан, тетраэтілсвинец, нафтенові і сульфонафтенові кислоти, ціаніди крезолу, ПАВ і багато хто інші. Як приклад можна привести реакції окислювання сірководню.

H₂S + O₃ S + O₂ + H₂O

3H₂S + 4O₃ 3H₂SO₄ .

Реакції протікають одночасно, але при надлишку озону переважає друга.

 

ЛЕКЦІЯ 20