Використання методу екстракції для очистки стічних вод

Рідинна екстракція використовується для очистки стічних вод від органічних речовин (феноли, органічні кислоти тощо), а та­кож в окремих випадках від іонів металів. Доцільність викори­стання екстракції для очистки стічних вод визначається концент­рацією органічних речовин в них і процес може бути економічно доцільним в тих випадках, коли вартість вилучених речовин ком­пенсує всі витрати на його проведення.

При очистці води методом екстракції можлива рекуперація ви­лучених компонентів.

Для кожної речовини існує концентраційна межа рентабельності вилучення її зі стічної води методом екстракції. Загалом, для більшості органічних речовин можна вважати, що при концентрації вище 3-4 г/дм³ їх доцільніше вилучати екстракцією, ніж методом адсорбції. При концентраціях менше 1 г/дм³ екстракцію слід вико­ристовувати тільки в окремих випадках.

Під рідинною екстракцією слід розуміти процес розподілу ре­човини між двома рідкими фазами, які не змішуються між собою (вода - органічний розчинник). Розподіл речовини між двома фазами зумовлений різною розчинністю її в різних розчинниках (передбачається, що речовина краще розчиняється в органічному розчиннику, який називають екстрагентом).

Очистка стічних вод методом екстракції складається з трьох стадій:

* дозування екстрагенту (органічного розчинника) та інтенсивне його перемішування з стічною водою (утворюються дві фази: екстракт, який містить речовину, що вилучається, і екстрагент, а також рафінат, який містить стічну воду і частину екстрагенту);

* розшарування екстракту і рафінату;

* регенерація екстрагенту із екстракту і рафінату.

Щоб знизити вміст розчинених у воді органічних домішок до концентрацій, нижчих за граничнодопустиму, необхідно правиль­но обирати екстрагент і швидкість його подавання в стічну воду. При виборі екстрагенту слід враховувати його селективність до домішок, фізико-хімічні властивості, вартість і способи регене­рації.

Екстрагент, який використовується для очистки стічних вод, повинен відповідати таким вимогам:

♦ розчиняти речовину, яка вилучається, значно краще, ніж вода, тобто володіти високим коефіцієнтом розподілу (k = Сo/С_B);

♦ володіти високою селективністю розчинення необхідних речовин та високою розчинністю цих речовин;

♦ мати низьку розчинність у стічній воді і не утворювати стійких емульсій;

♦ густина екстрагенту повинна якомога більше відрізнятись від гус­тини стічної води (для прискорення розшарування);

♦ володіти високим коефіцієнтом дифузії, що прискорює швидкість масообміну (а відтак і екстракції);

♦ регенеруватись простим і дешевим способом;

♦ мати температуру кипіння, яка значно відрізняється від темпера­тури кипіння речовин, що вилучаються, а також мати невелику питому теплоту випаровування і невелику теплоємність;

♦ не взаємодіяти з вилученою речовиною;

♦ по можливості не бути шкідливим, вибухо- і вогненебезпечним, не викликати корозії обладнання, мати невелику вартість.

Швидкість подачі екстрагенту в стічну воду повинна бути мінімальною і вона залежить від необхідного ступеня очистки і коефіцієнту розподілу речовини.

При наявності в стічних водах декількох домішок, доцільно ви-іучати екстракцією спочатку один компонент (найбільш цінний або токсичний), а потім, за необхідністю, інші. При цьому для кож­нім о компоненту може бути використаний різний екстрагент.

Регенерацію екстрагенту проводять з використання вторинної екстракції,а також випарюван-ням, дистиляцією, хімічною взає­модією або осадженням. Але слід враховувати, що екстрагенти обмежено розчинні у воді. Це вимагає вилучення органічного роз­цінника із рафінату (як-що розчинність екстрагенту у воді вища і ГДК), що здійснюють шляхом адсорбції або відгонкою паром (газом ).

Для очистки стічних вод найчастіше використовують процеси протитечійної багатоступеневої екстракції(рис. 4.16) та безперервної протитечійної екстракції (рис. 4.17). Зі схеми, яка представлена на рис. 4.16 видно, що установка є батареєю змішувачів і відстійників. Кожний ступінь складається із змішувача води з екстрагентом і відстійника, а свіжий екстрагент і стічна вода потрапляють у протилежні боки. На першому ступені очистки стічна вода змішується з екстрагентом, який вже містить значну кількість речовини, що вилучається, а на останньому - чистий екстрагент. На рис. 4.17 представлена схема безперервної екстракції в протитечійній колоні з регенерацією екстрагенту. Екстракцію проводять в розпилювальних апаратах, насадкових і тарілчастих колонах, а також у відцентрових екстракторах.

1-3 - змішувачі; Г-3' - відстійники.

Рис. 4.16. Схема багатоступінчастої протитечійної екстракції

1 - система для видалення екстрагенту з рафінату; 2 - колона; 3 - система для видаленій екстрагенту з екстракту.

Рис. 4.17. Схема безперервної протитечійної екстракції з регенерацією екстрагенту з екстракту і рафінату.