Zvýšení účinnosti separace halogenovaných sloučenin na adsorpčních kolonách

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Zvýšení účinnosti separace halogenovaných sloučenin na adsorpčních kolonách"

Jiřina Holubová
před 4 lety
Počet zobrazení:

1 Zvýšení účinnosti sepaace halogenovaných sloučenin na adsopčních kolonách Weidlich Tomáš Kamenická Baboa Skupina chemických technologií, Ústav envionmentálního a chemického inženýství, Fakulta chemicko-technologická, Univezita Padubice, Studentská 573, Česká epublika Souhn Výoba oganických chemických specialit je velmi často založena na použití halogenovaných sloučenin, což vede ke kontaminaci technologických vod, kteá se pojeví mimo jiné i náůstem CHSK C a AOX. Po zamezení kontaminace vod oganickými halogendeiváty se používá adsopce na aktivní uhlí, což je elativně jednoduchý, levný a účinný poces po odstanění takového znečištění. Nevýhodou použití adsopce na aktivní uhlí však je nízká účinnost sopce poláních halogenovaných sloučenin schopných disociace, potože aktivní uhlí je nepolání sobent.. Na duhou stanu lze takové sloučeniny elativně snadno sepaovat pomocí iontové výměny. Kombinace použití adsopce a následné impegnace použité náplně kolony iontovými kapalinami vede k podloužení životnosti adsopční náplně. Klíčová slova: AOX, adsopce, iontová výměna, chloované kyseliny Úvod Výoba oganických chemických specialit je velmi často založena na použití halogenovaných sloučenin. Výoba a použití oganických halogenovaných deivátů má za následek mimo jiné i emise těchto obvykle obtížně biologicky odbouatelných sloučenin do technologických vod, u nichž způsobují mimo náůst souhnných paametů chemické spotřeby kyslíku (CHSK C ) a adsobovatelných oganických halogenů (AOX). Po zamezení kontaminace vod oganickými halogendeiváty se používá adsopce na aktivní uhlí, což je elativně jednoduchý, levný a účinný poces po odstanění takového znečištění [1]. Nevýhodou použití adsopce na aktivní uhlí však je nízká účinnost sopce poláních halogenovaných sloučenin schopných disociace, potože aktivní uhlí je nepolání sobent [2], navíc zmiňované poláních halogendeiváty mají obvykle velmi nízkou těkavost, což znemožňuje snadnou egeneaci nasycené sopční náplně stipováním vodní paou. To dokládá např. sovnání ůzné sopční kapacity aktivního uhlí po polání a nepolání kontaminanty odstaňované z modelových vodných oztoků, jak je uvedeno v Tabulce 1-2. Navíc, účinnost sepaace látek schopných disociace je velmi závislá na ph (Ob. 2) [3,4]. Přitom účinnost adsopce sloučenin schopných disociace je velmi závislá na ph kontaminovaných vod, Reálné výsledky použití adsopce AOX na aktivní uhlí v povozních podmínkách pak dokládá Ob. 3. Po egeneaci sopční náplně nasycené s netěkavými halogenovanými sloučeninami je nutné využít pocesu pyolýzy vedoucí k ozkladu sobovaných oganických látek, tato technologie je pováděna např. fimou Donau Cabon v akouském Pischelsdofu [5]. Na duhou stanu lze halogenované sloučeniny schopné disociace elativně snadno sepaovat pomocí iontové výměny. Nevýhodou je však nemožnost opakované ecyklace nasycených polymeních iontoměničů [6, 7]. Komě poměně nákladných polymeních iontoměničů, kteé jsou obvykle založeny na využití chemické funkcionalizace oganických polymeů, je možné iontovou výměnu povádět též s použitím kapalných iontoměničů, jakými jsou tzv. iontové kapaliny [8]. Iontová výměna na nich pak pobíhá dle ovnice 1. AOX-SO R 4 N + AOX- SO 3 - R 4 N + (1) AOX-COO - + R 4 N + AOX- COO - R 4 N + Rovnice 1 popisuje tvobu iontových páů mezi anionty halogenovaných kyselin (AOX-SO 3 - ) a kationty iontových kapalin (R 4 N + ). Z uvedené ovnice je zřejmé, že v ideálním případě inteaguje 1 mol aniontů halogenovaných aniontů AOX-SO 3 - s jedním molem kationtu iontové kapaliny.

2 Rozpustnost iontových kapalin ve vodě je závislá jak na stuktuře kationtu, tak je ovlivňována i velikostí aniontu, jak dokládá Ob. 1. Obázek 1 Sovnání ozpustnosti 1-alkyl-3-methylimidazoliových iontových kapalin (IL) v závislosti na délce alkylu a duhu aniontu ve vodě. Tabulka 1. Limity a omezení použití adsopčních kolon po čištění vod [2]. ADSORPCE: TNL koncentace znečišťujících látek polaita ozpustnost ve vodě stupeň disociace Limity / omezení adsopčních kolon: <20 mg/l po adsobéy s fixním ložem <100 g/l (bez ekupeace adsobentu) <500 g/l (s ekupeací adsobentu) s ůstem polaity se snižuje účinnost s ůstem ozpustnosti se snižuje účinnost s ůstem disociace se snižuje účinnost Obázek 2 Efekt ph na účinnost odstaňování baviva Acid Yellow 36 na dvou vzocích aktivního uhlí označovaného RHC a SDC [3,4].

Tabulka 2 Sovnání účinnosti sopce ůzných sloučenin na aktivním uhlí [2-4].

=131,4) 790 (6,0) Bavivo Acid Yellow 36 (M = 375,4) 180 (0,48) Obázek 3 Kolísající koncentace na vstupu a výstupu adsopční kolony v závislosti na čase Známou skutečností

Toho bylo využito při expeimentech zaměřených na možnost zvýšení účinnosti adsobentu přídavkem vhodné iontové kapaliny.

3 Tabulka 2 Sovnání účinnosti sopce ůzných sloučenin na aktivním uhlí [2-4]. Na aktivní uhlí sobovaná látka (M ): kapacita [mg/g] (mmol/g) Chlobenzen (M =112,5) 660 (5,86) Toluen (M =92) 570 (6,19) p-xylen (M =106) 570 (5,38) Tichloethylen (M =131,4) 790 (6,0) Bavivo Acid Yellow 36 (M = 375,4) 180 (0,48) Obázek 3 Kolísající koncentace na vstupu a výstupu adsopční kolony v závislosti na čase Známou skutečností také je, že iontové kapaliny se dobře sobují na běžné sobenty, jakými je aktivní uhlí nebo silikagel [9]. Toho bylo využito při expeimentech zaměřených na možnost zvýšení účinnosti adsobentu přídavkem vhodné iontové kapaliny. Expeimentální část K expeimentům byly použity tyto chemikálie a mateiál: 1 mm vodný oztok Clopyalidu (připavený Lontelu naředěním koncentátu hebicidu Lontel 300 a 1 mm oztok klofibové kyseliny v 5 mm vodném KOH, páškové aktivní uhlí Silcabon CW20, kationaktivní tenzidy (iontové kapaliny) - Methyltioktylamonium chloid, Dilauyldimethylamonium bomid, Hexadecyltimethylamonium chloid,

4 Účinnost odstanění [%] Benzalkonium chloid (Sigma-Aldich, USA), Aliquat 336, Aquad 2HT-75 (dialkyl-dimethylamoniumchloid (dodavatel Benntag s..o, Paha, výobce AkzoNobel). Stuktua Clopyalidu Stuktua klofibové kyseliny Odstaňování Clopyalidu z 1mM vodných oztoků pomocí uhlíkatých sobentů a sobentů za spolupůsobení kationaktivních tenzidů bylo pováděno za míchání s použitím elektomagnetického míchadla s nasazeným Stafish nástavcem, kteý umožňuje povádět paalelně až pět eakcí najednou. Sopce byly pováděny za intenzivního míchání (300 ot. -1 ) v 250 ml kulatých baňkách opatřených zábusovou tubičkou naplněnou ganulovaným aktivním uhlím přes noc. Po povedení adsopce byly eakční směsi zfiltovány. Obsah Clopyalidu ve filtátech byl stanoven vyhodnocením paametu AOX. Výsledky a diskuze Sovnání účinnosti sepaace hebicidu Clopyalid z vodného oztoku Bylo testováno využití aktivního uhlí a kombinace aktivního uhlí s iontovými kapalinami k izolaci biocidních chloovaných kyselin, jakými jsou např. hebicid Lontel a léčivo klofibová kyselina Výsledky jsou uvedeny níže. Jak je z gafů patné, největších ozdílů je dosaženo při malé násadě aktivního uhlí, kdy se výazně uplatňuje tvoba iontových páů AOX- COO - R 4 N + dle ovnice 1, kteé mají lepší afinitu k aktivnímu uhlí než samotné biocidní sloučeniny na bázi kaboxylových kyselin. 100 Účinnost sepaace biocidů pomocí Aquadu 2HT-75 a PAU 100 Účinnost sepaace biocidů na PAU Klofibová kyselina Clopyalid Navážka PAU [g/l] Navážka PAU [g/l] Efektu tvoby ve vodě málo ozpustných iontových páů po zvýšení kapacity adsopční náplně bylo následně využito po odstaňování dalších kontaminantů, jak bude pezentováno v přednášce [9,10]. Závě Kombinace iontových kapalin a aktivního uhlí umožňuje zvýšení účinnosti sepaace poláních AOX na bázi solí kaboxylových a sulfonových kyselin. Tento poznatek byl expeimentálně otestován a použitý postup byl patentován [10]. Použitá liteatua

5 [1] SOTELO, J. L., a kol. Removal of caffeine and diclofenac on activated cabon in fixed bed column. Chemical Engineeing Reseach and Design, 2012, 90.7: [2] Běžné čištění odpadních vod a odpadních plynů [online]. Dokumenty BREF [cit ]. Dostupné z: [3] SIMPSON E.J.:Ind.Eng.Chem.Res. 32, 1993, ; [4] MALIK P.K.: Dyes and Pigments 56, 2003, [5] Dostupné z: 6] KARCHER S., KORNMULLER A., JEKEL M. Anion exchange esins fo emoval of eactive dyes fom textile wastewates. Wate Reseach 2002; 36(19): [7] COOPER, P. Removing colou fom dye house waste wate-a citical eview of technology available. J. Soc. Dyes Colou. 1993, 109, [8] WEIDLICH T. et al.: Sep. Sci. Technol. 47(9), 2012, [7] YANG, Ralph T. Adsobents: fundamentals and applications. Hoboken,: John Wiley & Sons, 2003, 410 s. ISBN [8] WEIDLICH, Tomáš a Jana MARTINKOVÁ. Způsob sážení baviv z vodných oztoků. CZ Patent: CZ A. 2013, Paha, Czech epublic: Úřad půmyslového vlastnictví. [9] ŠIMEK, Mioslav, Pet MIKULÁŠEK, Pet KALENDA a Tomáš WEIDLICH. Possibilities fo emoval of chloinated dye Modant Blue 9 fom model waste wate. Chemical Papes (4), ISSN: [10] WEIDLICH T.: Způsob odstaňování adsobovatelných oganických halogenů na bázi halogenovaných aomatických a heteocyklických kyselin a jejich solí z vodných oztoků. Patent Univezity Padubice CZ B6 (2018).

Podobné dokumenty

VYUŽITÍ NANOSORBENTŮ NA BÁZI MnO 2 PRO ODSTRAŇOVÁNÍ As (V) Z VOD

VYUŽITÍ NANOSORBENTŮ NA BÁZI MnO 2 PRO ODSTRAŇOVÁNÍ As (V) Z VOD Citace Stnadová N., Dong Nguyen Thanh, Sang Nguyen Thi Minh, Ulbich P., Mandeep Singh: Využití nanosobentů na bázi MnO 2 po odstaňování As(V) z vod. Sboník konfeence Pitná voda 2010, s.151-156. W&ET Team,