5. Влияние минеральных солей

Минеральные соли присутствуют, практически, во всех сточных водах, из которых требуется удалить ПАВ, и оказывают существенное влияние на процесс пенной сепарации. Установлено, что увеличение концентрации солей в растворе приводит к росту коэффициента извлечения ПАВ в пенный слой. Это происходит в результате дегидратации некоторых полярных групп молекул ПАВ.

Присутствие электролитов сказывается также на структурно-механических свойствах пены, изменяется коэффициент устойчивости пены, который определяется отношением объема пены к объему пропущенного воздуха.

Таким образом, из вышесказанного можно заключить, что процесс пенной сепарации чрезвычайно сложен и определяется большим количеством факторов.

Для разработки технологических схем очистки конкретных стоков от ПАВ в каждом случае следует получить экспериментальные данные о зависимости степени извлечения вещества от концентрации раствора, а также о кинетике его извлечения ,о зависимости коэффициента обогащения от концентрации ПАВ, его химической структуры, интенсивности барботажа воздуха и времени контакта раствора с воздухом, а в некоторых случаях и от природы газа, используемого для пенной сепарации

Цель работы: Ознакомление с процессом очистки сточных вод от неионогенных ПАВ методом пенной сепарации диспергированным воздухом, определение некоторых основных показателей процесса очистки и измерение кинетики удаления ПАВ из сточных вод.

Используемые материалы и реактивы

1. Модельная сточная вода, которая содержит:

- неионогенные ПАВ 1 г/л;

- неорганические соли 5 г/л;

- органические примеси, сопутствующие ПАВ 1 мг/л;

- рН сточной воды - 10.

2. Неионогенные ПАВ, входящие в состав исследуемых сточных вод, представляют собой продукты оксиэтилирования октилфенола (ОП-10) или высокомолекулярных жирных спиртов С₁₄-С₁₈ (ОС-20)и имеют следующие структурные формулы:

С₉Н₁₉С₆Н₄О(СН₂СН₂О)₁₀Н (ОП-10)

(С₁₄ - С₁₈)(Н₂₉ - Н₃₇)-О-(СН₂СН₂О)₂₀Н (ОС-20)

3. Хромазурол S – индикатор, используемый для анализа ОС-20. Исходный раствор концентрации 1*10^-2 моль/л готовят растворением 0.54 г вещества в мерной колбе на 100 мл. Рабочий раствор готовят разбавлением исходного раствора до концентрации 1*10^-3 моль/л: 5 мл исходного раствора разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе объемом 50 мл.

4. Стандартный раствор железа (Ш) готовят растворением 0.5585 г металлического железа особой чистоты в 10 мл смеси HСl : HNO₃ = 3:1 в стакане из термостойкого стекла. Раствор в этом же стакане разбавляют водой до 50 мл, кипятят до удаления оксидов азота, затем жидкость количественно переносят в колбу на 1 л и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой . Рабочий раствор железа (Ш) получают разбавлением 1,25 мл исходного раствора в мерной колбе на 25 мл непосредственно перед анализом.

5. Ацетатно-амиачный буферный раствор (рН 6) готовят из 2 М исходных растворов уксусной кислоты и аммиака. Для этого в мерную колбу на 1 л помещают 51.2 мл 2М раствора уксусной кислоты и 48.8 мл 2М раствора аммиака и доводят содержимое колбы до метки дистиллированной водой. рН буферного раствора корректируют в стакане емкостью 1 л 2 М растворами уксусной кислоты и аммиака по показаниям рН метра.

Методики анализа ПАВ

Концентрацию ОП-10 в сточной воде определяют прямым измерением оптической плотности его разбавленного раствора в ультрафиолетовой области спектра на спектрофотометре СФ-16 при следующих параметрах:

-длина волны светового потока  = 276 нм;

-ширина щели 20;

-толщина поглощающего слоя кварцевой кюветы - 10мм.

Калибровочнный график для определения ОП-10 в растворе получают следующим образом.

Готовят 250 мл раствора ОП-10 с концентрацией 500 мг/л по точной навеске вещества на аналитических весах типа ВЛА-200. Для этого в предварительно взвешенный стаканчик объемом 50 мл помещают 125 мг ПАВ, а затем количественно переносят навеску в мерную колбу на 250 мл, смывая ее маленькими порциями через воронку дистиллированной водой и стараясь при этом не взбить в колбе пену. После того, как пена осядет, объем раствора в колбе доводят до метки и перемешивают.

Разбавляя полученный раствор в мерных колбах на 50мл, готовят несколько калибровочных растворов ПАВ в интервале концентраций 20-500 мг/л и измеряют их оптическую плотность на спектрофотометре. По результатам измерений строят зависимость оптической плотности растворов от концентрации в них ОП-10. Калбровку повторяют трижды , начиная от разбавления растворов, проводят статистическую обработку полученных результатов по методу наименьших квадратов с получением корелляционной зависимости Д = (С)

Концентрацию ОС-20 определяют с использованием Хромазурола S с помощью фотоэлектроколориметра типа КФ-2 или КФК-2МП

В основе метода лежит измерение оптической плотности окрашенного комплекса соединения железа (Ш) с хромазуролом S в присутствии ОС-20.Калибровочный график для определения ОС-20 в растворе получали следующим образом.

По точной навеске вещества готовят 250 мл раствора ОС-20 с концентрацией 125 мг/л. С использованием этого раствора путем разбавления в мерных колбах на 25 мл готовят серию калибровочных растворов, помещая в каждую из них в строгом порядке: по 5-10 мл аммиачно-ацетатного буферного раствора; такие расчетные аликвоты раствора ОС-20, чтобы концентрация ПАВ в колбах находилась в интервале 2 - 15 мг/л; 1 мл рабочего раствора Хромазурола S; 1 мл рабочего раствора железа (Ш). После добавления реагентов объем раствора в колбах доводят до метки буферным раствором и перемешивают. Через 5 минут измеряют оптическую плотность растворов на фотоколориметре при длине волны светового потока 670 нм.

Для определения концентрации ОС-20 в модельной сточной воде в процессе пенной сепарации в мерные колбы емкостью 25 мл также, как и при калибровке, в строгом порядке последовательно заливают: 5-10 мл аммиачно-ацетатного буферного раствора (рН 6); 5 мл разбавленной в 250 раз пробы анализируемого раствора ПАВ; 1 мл рабочего раствора Хромазурола S; 1 мл рабочего раствора железа (Ш) и доводят содержимое колбы до метки буферным раствором. После этого содержимое колбы тщательно перемешивают, оставляют стоять на 5 минут по часам для проявления окраски индикатора и определяют оптическую плотность раствора. Затем по калибровочной зависимости находят концентрацию ПАВ в колбе, и рассчитывают ее величину в растворе, учитывая степень его разбавления перед определением.

Этот метод можно использовать также и для анализа воды на содержание ОП-10.