Как очистить воду от формальдегида

Очистка воды от формальдегида

Компания «Аквафор-Трейдинг» занимается продажей водоочистительного оборудования от лучших производителей, в широком ассортименте которого может быть выбрано оборудование как для бытовых систем водоочистки, так и для крупных производственных предприятий.

Одним из распространенных загрязнителей промышленных сточных вод является формальдегид — вещество, опасное как для человека, так и для окружающей среды. Очистка воды от формальдегида принимает огромное значение на производстве феноло-альдегидных смол, так как в процессе их производства обоазуется большое количество надсмольных вод, взвещенных веществ, спуск которых без предварительной очистки от формальдегида и без очистки воды от взвещенных веществ, в водоем губительным образом сказывается на экосистемы водоема.

Конденсации в процессе очистки производится под воздействием кислой или щелочной среды, что приводит к образованию смолы. Иными словами надсмольные воды раздлеяются на концентрированную смолу и чистую жидкость. Применение этого способа способствует наблюдению на выходе существенного умягчения воды.

Метод очистки от формальдегида конденсацией считается наиболее экономичным методом, который ко всему прочему делает возможным повторное использование образовавшейся в ходе очистки от формальдегида смолы. Поэтому применение метода очистки обратным осмосом, нецелесобразно для этого загрязнителя.

Рассчитайте стоимость системы

Наши инженеры оперативно подберут и рассчитают для вас подходящую систему водоочистки.

Источник

Форум химиков

Удаление формальдегида из воды

Удаление формальдегида из воды

Сообщение Phobos » Пн ноя 17, 2008 3:48 pm

500 ппм формальдегида, неясно в каком виде (от формалина до низших олигомеров). Раствор прозрачный, после фильтрации через фильтр 1 микрон.
Нужно убрать формальдегид, не внося дополнительных загрязнителей в раствор. Способ нужен простой и дешевый, на кубометры.
Из возможных направлений можно выбрать восстановление в метанол (борогидрид нельзя, однако), окисление в муравьиную к-ту (озоном, штоле?) и попытаться задержать на каком-либо абсорбенте. Возможно, для последнего способа будет полезно как-нибудь сперва инициировать полимеризацию, дабы лучше фильтровалось/абсорбировалось.
У кого какие соображения? Греть, охлаждать, добавить какие-то катализаторы полимеризации? Абсорбент — активированный уголь, цеолиты, какая-то дешевая обратная фаза?
Делитесь соображениями и кидайте идеи.

Re: Удаление формальдегида из воды

Сообщение Formalinum » Пн ноя 17, 2008 4:07 pm

Re: Удаление формальдегида из воды

Сообщение Serty » Пн ноя 17, 2008 4:11 pm

А как это было определено? Ведь в присутствии мочевины он скорее всего должен существовать в форме аддуктов — NH2CONHCH2OH и/или NH2CONHCH2NHCONH2. Тогда многие реагенты на карбонил могут и не сработать.

Кстати в таких условиях NaBH4 может и не сработать. Мне не удалось восстановить вещество сходное с 2-PyNHCH2NH2Py в этих условиях.

Re: Удаление формальдегида из воды

Сообщение ChemNavigator » Пн ноя 17, 2008 6:02 pm

Источник

Очистка воды от формальдегида — зачем и как ее осуществлять

Формальдегид от латинского formica (в переводе «муравей») — с резким специфическим запахом бесцветный газ. Формальдегид очень хорошо растворяется в воде, спиртах, бензоле, хлороформе, других полярных растворителях. Обладает высокой токсичностью ПДК=0,5мг/м3 в воздухе рабочей зоны. Так как хорошо растворим в воде то, ПДКв=0,05мг/л.

Поступает в организм человека через дыхательные пути и кожные покровы. Отрицательно влияет на репродуктивные органы, в частности на генетический материал. Поражает центральную нервную систему. Формальдегид чаще всего обнаруживается в сточных водах деревообрабатывающих предприятий, предприятий по производству пластмасс, лакокрасочного производства, и многих других производствах.

Очистка воды от формальдегида на производстве производится несколькими методами. Наиболее распространенным является пиролиз (термический метод обезвреживания сточных вод). Данный способ водоочистки используется при высоких концентрациях органических веществ (формальдегида концентрация в сточных водах составляет более 15%), либо когда сточные воды высокотоксичны, или в случае, когда применение другого способа очистки сточных вод не является достаточно эффективным. Сжигание проводят при температуре 1200 – 1300°С в факеле пламени. Недостатком применения такого метода очистки является высокий расход энергии, загрязнения котлов и реакторов.

Применение катализаторов позволило значительно снизить окисления температуру до 350 — 500 оС. На первых порах использовались катализаторы содержащие Сu, Ag а также сплавы их с другими металлами. Это позволяло при 450 – 750°С проводить очистку сточных вод на 99,99% от формальдегида. Со временем на замену дорогостоящим катализаторам пришли катализаторы нового поколения. Применение меднооксидных, алюмомеднооксидных алюмоплатиновых катализаторов при 250–400°С температуре позволяет проводить очистку воды от формальдегида на 99,0%.

Очистка воды от формальдегида также может производиться с помощью окислителей. К таким окислителям относятся перекись водорода, перманганат калия и озон. Наиболее широко применяется в очистке сточных вод озон. Озонирование воды применяется при незначительной концентрации в сточных водах формальдегида. Озон окисляет формальдегид и при этом не образует побочных токсичных продуктов. Рекомендуемая концентрация формальдегида в сточных водах не превышает 5ПДК, эффективность очистки сточных вод составляет 98 – 99%. При большем содержании формальдегида в водах стоков очистка озоном требует длительного времени и значительных финансовых затрат.

Чаще всего применяется смесь кислорода и озона в присутствии катализаторов, потому что данный метод достаточно дорогостоящий. При комбинированном использовании озона с углем активированным происходит не только совмещение процессов, но и окислительно-сорбционное взаимодействие. В данном случае активированный уголь выступает не только сорбентом. Активированный уголь выступает в качестве катализатора реакции окисления, что значительно углубляет и ускоряет каталитический процесс окисления формальдегида. Кроме того, все продукты окисления адсорбируются на слое активированного угля. Комплексное применение окислителей и фильтров с активированным углем при очистке сточных вод на производстве достаточно эффективно и экономически целесообразно.

Также при очистке вод стоков от формальдегида используют иногда биологические методы. При биологическом методе очистки используют штаммы микроорганизмов-деструкторов. К таким микроорганизмам относятся бактерии семейств Pseudomonas, Bacillus и некоторые подвиды микроорганизмов. Формальдегид используется данными видами микроорганизмов как источник углерода и энергии. Обработка стоков проводится в три-четыре этапа при температуре 20-40°С при рН =4 – 9 (обычно при рН = 6,8 – 7,6). Очистка воды от формальдегида биологическим методом с точки зрения экологии достаточно безопасны и позволяют очищать большие объемы сточных вод от формальдегида. На текущий момент, потому как из источника идет не совсем чистая вода, а порой количество всякого рода примесей в ней превышает допустимые значения, воду нужно очищать описанными выше способами,что даст возможность сохранить здоровье нескольким поколениям наперед.

Источник

Каталитический способ удаления формальдегида из водных растворов

Владельцы патента RU 2548093:

Изобретение относится к способам удаления формальдегида путем каталитического окисления кислородом и может быть использовано для очистки сточных вод в нефтехимической, медицинской, химической и фармацевтической промышленности. Способ удаления формальдегида из водных растворов при комнатной температуре и атмосферном давлении включает приведение формальдегида в контакт с катализатором и его окисление кислородом. В качестве катализатора используется нанокомпозитный материал серебро — высокоосновный анионообменник в ОН — -форме. Окисление осуществляют за 0,5-5 ч. Изобретение позволяет удалить до 60-80% от исходной концентрации формальдегида из водных растворов при Т=20-25°С и атмосферном давлении простым и экономичным способом. 3 пр.

Изобретение относится к способам обработки воды путем каталитического окисления кислородом для удаления формальдегида и может быть использовано для очистки сточных вод в нефтехимической, медицинской, химической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Содержание метаналя (простейшего алифатического альдегида формальдегида) в воде по нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 не должно превышать 0.05 мг/дм 3 . Основными способами удаления альдегидов являются сорбция, каталитическое и фотокаталитическое окисление.

Хемосорбцию метаналя и этаналя осуществляют низкоосновными анионообменниками до предельно допустимой концентрации [Воронюк И.В., Елисеева Т.В., Селеменев В.Ф. Сорбция метаналя низкоосновным анионообменником / Журнал физической химии. — 2010. — Т.84, №8. — С.1555-1560]. Однако возникает необходимость регенерации сорбента и последующей утилизации регенерата.

Известно, что наиболее действенным методом является каталитическое окисление. Окисление метаналя до муравьиной кислоты ведут на гетерогенных катализаторах V₂O₅/TiO₂ при температуре 100-140°С. [Попова Г.Я., Чесалов Ю.А., Андрушкевич Т.В. Гетерогенное селективное окисление формальдегида на оксидных катализаторах. III. Фурье-ИК-спектроскопическое исследование in situ поверхностных соединений формальдегида на V-Ti-O-катализаторе. Влияние кислорода / Кинетика и катализ. 200. Т.41, №4. С.601-607]. Показано, что присутствие кислорода в реакционной смеси увеличивает выход продукта неполного окисления — муравьиной кислоты.

Полное окисление высококонцентрированных растворов метаналя возможно при помощи оксидных нанесенных катализаторов CuO-ZnO/Al₂O₃. Недостаток данного метода — высокая реакционная температура 160-220°С [Adria’n M.Т. Silva, Rosa M. Quinta-Ferreira, Janez Levee. Catalytic and noncatalytic wet oxidation of formaldehyde, a novel kinetic model / Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 5099-5108].

Отличной каталитической способностью обладает Au/CeO₂ катализатор, отличающийся высокопористой структурой [Jun Zhang, Ying Jin, Changyan Li, Yuenian Shen, Li Han, Zhongxue Hu, Xiaowei Di, Zhiliang Liu. Creation of three-dimensionally ordered macroporous Au/СеО₂ catalysts with controlled pore sizes and their enhanced catalytic performance for formaldehyde oxidation / Journal of Physics D: Applied Physics. Vol.39. N.16]. Степень окисления метаналя с использованием данного катализатора составила 100% при температуре 75°С.

Снижение температуры реакции окисления метаналя до 20°С достигается при использовании дорогостоящих катализаторов, содержащих благородные металлы: Pt/TiO₂, Rh/TiO₂, Pd/TiO₂, Au/TiO₂ [Changbin Zhang, Hong He. A comparative study of TiO₂ supported noble metal catalysts for the oxidation of formaldehyde at room temperature / Catalysis Today. V. 126. 2007. P.345-350]. Однако степень полноты окисления метаналя в присутствии данных катализаторов составляет лишь 20%.

Известно об использовании более дешевых и эффективных серебряных катализаторов, нанесенных на МСМ-41, SBA-15, SiO₂ [Dan Chen, Zhenping Qu, Shijin Shen, Xinyong Li, Yong Shi, Yi Wang, Qiang Fu, Jingjing Wu. Comparative studies of silver based catalysts supported on different supports for the oxidation of formaldehyde / Catalysis Today V.175, 2011, P.338-345]. Однако полное окисление метаналя кислородом на данных катализаторах возможно при температуре 50-500°С.

Процесс каталитического окисления формальдегида и других органических соединений в водных растворах с соединениями хлора, присутствующих, в основном, в виде хлорноватой кислоты, проистекает при комнатной температуре и рН 5,5 в присутствии кобальтового катализатора. (US 5244581, МПК C02F 1/72; C02F 1/76, 14.09.1993).

В АС 552309 (МПК C02F 1/72, 30.03.1977) при очистке сточных вод от формальдегида их обрабатывают перекисью водорода, добавляемой к стоку в присутствии платинированного графита, регенерацию каталитической способности которого проводят катодной и анодной поляризацией в растворе 0,1 н. H₂SO₄ в течение 20-30 мин один раз в неделю. Степень очистки достигает 96-98%. Количество подаваемой перекиси водорода должно быть строго эквивалентно количеству формальдегида в водном растворе.

Более низкие реакционные температуры достигаются при окислении метаналя кислородом в присутствии композитного катализатора Ag/Се₂О [Seiichiro Imamura, Daisuke Uchihori, Kazunori Utani. Oxidative decomposition of formaldehyde on silver-cerium composite oxide catalyst / Catalysis Letters 24 (1994) 377-384]. Отмечено, что при использовании композита, в котором компоненты Ag и Се₂О находятся в соотношении 20:80, метаналь окисляется до промежуточных соединений на 80% от исходной концентрации при температуре 100°С. Дальнейшее окисление до CO₂ возможно при поддержании температуры 150°С.

Таким образом, удаление формальдегида из водных растворов при Т=20-25°С и атмосферном давлении ранее известными способами возможно только в присутствии дорогостоящих благородных металлов. А для достижения высокой степени окисления применяются оксидные катализаторы, работающие при высокой температуре.

Задача данного изобретения состоит в разработке простого и недорогого способа удаления простейших алифатических альдегидов (формальдегидов) из водных растворов, позволяющего достичь максимальной степени окисления в мягких условиях (при комнатной температуре и нормальном давлении), с использованием метода каталитического окисления кислородом.

Технический результат изобретения заключается в удалении до 60-80% от исходной концентрации формальдегида из водных растворов в при Т=20-25°С и атмосферном давлении простым в технологическом исполнении и экономичным способом.

Технический результат достигается тем, что в способе удаления формальдегида из водных растворов в мягких условиях путем приведения его в контакт с катализатором в качестве катализатора используется нанокомпозитный материал серебро — анионообменник и окисление осуществляется при постоянном перемешивании потоком кислорода.

При этом катализатор получают химическим осаждением серебра в матрицу полимера, содержащего фиксированные положительно заряженные группы в виде четвертичного азота. Заряд групп компенсируется ионами гидроксила. Химическое осаждение серебра в анионообменную матрицу проводят путем последовательного пропускания через анионообменную смолу раствора нитрата серебра, промывки водой, пропускания щелочного раствора восстановителя и последующей промывки водой [РФ №2385293, C01G 5/00, 2006]. Готовый катализатор обрабатывают насыщенной кислородом водой для предварительной адсорбции кислорода на поверхности серебряных частиц.

Регенерацию катализатора проводят пропуская через него слабоконцентрированный раствор щелочи, насыщенный кислородом.

Достоинством этого способа является простое извлечение катализатора из реакционной среды и дальнейшее многократное его использование без потери каталитической способности.

Продукты неполного окисления альдегидов (карбоновые кислоты) могут быть удалены сорбцией фиксированными заряженными группами матрицы полимера.

Пример 1. В способе удаления формальдегида из водных растворов каталитическое окисление осуществляют приводя в контакт катализатор с раствором формальдегида (в соотношении 1:10) в статических условиях при постоянном перемешивании потоком кислорода.

Нанокомпозитный катализатор серебро — анионообменник синтезируют следующим способом: осаждают наночастицы серебра на поверхности гелевого аминоанионообменного полимера АВ-17-8, ионообменная емкость которого 1,8 мг·экв/см 3 . Для этого вводят ионы серебра методом ионообменного насыщения из нитрата серебра концентрацией 0,1 М (5 объемов раствора на 1 объем смолы) [РФ №2385293, C01G 5/00]. После промывки дистиллированной водой восстанавливают частицы серебра, пропуская щелочной раствор гидразина. В результате происходит поверхностное осаждение дисперсного серебра и одновременное переведение функциональных групп анионообменной матрицы в ОН — -форму. Синтезированный нанокомпозит характеризуется размером агрегатов металлических наночастиц 60-140 нм и содержанием серебра 0,2 мг·экв на 1 см набухшего композита. Для предварительной адсорбции кислорода на поверхности серебряных наночастиц готовый композит насыщали кислородом в течение 30 мин.

С целью регенерации гидроксильной ионной формы катализатора через слой композита пропускают в динамических условиях 0.005 М раствор щелочи из расчета 100 мл раствора щелочи на 1 см 3 композита, далее дистиллированную воду для промывки. Для предварительной адсорбции кислорода на поверхности серебряных частиц композит обрабатывают кислородом.

В результате 30-ти минут каталитического окисления концентрация формальдегида в растворе уменьшается от 0,6 ммоль/л до 0,4 ммоль/л (33%), после двух часов сокращается до 0,23 ммоль/л (62%), а после пяти часов до 0,14 ммоль/л (77%). Многократное повторение этой операции (6-48 раз) с одним и тем же образцом катализатора не приводит к потере его каталитической активности. За счет взаимодействия продукта неполного окисления формальдегида — муравьиной кислоты — с гидроксил-ионами матрицы катализатора происходит, во-первых, нейтрализация кислоты, а во-вторых, сорбция формиат-аниона композитом за счет наличия высокой концентрации фиксированных положительно заряженных центров в матрице. Таким образом, даже при неполном окислении формальдегида рН раствора не изменяется.

Пример 2. Каталитическое окисление и синтез нанокомпозитного катализатора серебро — анионообменника осуществляют согласно примеру 1. Восстановителем в данном случае служит щелочной раствор борогидрида натрия. Синтезированный нанокомпозит характеризуется размером агрегатов металлических наночастиц 60 нм и емкостью по серебру 0,2 мг·экв/см 3 . Способ предварительной обработки катализатора и регенерации описан в примере 1.

В результате 30 минут каталитического окисления концентрация формальдегида в растворе уменьшается от 0,6 ммоль/л до 0,2 ммоль/л (66,7%). Важно, что в присутствии данного катализатора достигается такая же степень удаления метаналя в результате 30 мин окисления, как в предыдущем примере через 2 часа.

Пример 3. Каталитическое окисление и синтез нанокомпозитного катализатора серебро — анионообменника осуществляют согласно примеру 1. В качестве аминоанионообменной матрицы берут пористый полимер АВ-17-2П, ионообменная емкость которого 2,5 мг·экв/см 3 . Синтезированный нанокомпозит характеризуется размером агрегатов металлических наночастиц 30-60 нм и емкостью по серебру 1,34 мг·экв/см 3 . Способ предварительной обработки катализатора и регенерации описан в примере 1.

В результате 30 минут каталитического окисления концентрация формальдегида в растворе уменьшается от 0,6 ммоль/л до 0,3 ммоль/л (50%), после двух часов сокращается до 0,25 ммоль/л (58%), а после пяти часов до 0,15 ммоль/л (75%).

Способ удаления формальдегида из водных растворов при комнатной температуре и атмосферном давлении в результате окисления кислородом путем приведения его в контакт с катализатором, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется нанокомпозитный материал серебро — высокоосновный анионообменник в ОН — -форме, а реакцию осуществляют за 0.5-5 ч.

Источник