Обесцвечивание отбросных фильтратов производства органических красителей осаждением с продуктом конденсации карбамида и формальдегида

Современная технология органических красителей использует в среднем 225 м³ воды для производства 1 т красителя [ 1], что связано в первую очередь с проведением в водных растворах основных реакций синтеза, а также с операциями промывки готового продукта водой или водными же растворами кислот, солей и щелочей. В результате лишь одно анилинокрасочное предприятие [1] сбрасывает в сутки свыше 3600 м³ сильно окрашенных сточных вод, содержащих кроме того более 110 т неорганических и около 17 т органических соединений.

Принципы безотходной технологии настоятельно требуют создания способов производства красителей с использованием неводных растворителей. Вместе с тем актуальной остается разработка эффективных способов очистки сточных вод.

Известные способы физико-химической очистки экстракцией, адсорбцией, осаждением с использованием коагулянтов и флокулянтов, мембранные и электролитические методы разделения в большинстве случаев могут обеспечить в конечном счете лишь деструкцию примесей сточных вод. Сравнительно в редких случаях (или с весьма большими затратами) удается осуществить рекуперацию определенного вещества из весьма сложного по составу стока, многие компоненты которого претерпевают необратимые изменения. Широко используемая биохимическая очистка (обычно вместе с хозяйственно-бытовыми водами) часто требуют длительной адаптации или выращивания специальных культур микроорганизмов, эффективных и устойчивых в засоленных водах с большим количеством токсичных органических примесей. При этом обычно не удается в достаточной степени провести обесцвечивание очищаемой воды.

Указанные обстоятельства требуют создания новых способов физико-химической очистки (в частности, обесцвечивания) одновременно направленных на рекуперацию ценных (например, цветных) компонентов в новых, может быть и не свойственных анилинокрасочной промышленности, товарных продуктах.

Цель работы – ознакомление с обесцвечиванием сбросных маточников (фильтратов) производства органических красителей осаждением их с продуктом конденсации карбамида и формальдегида.

Указанные маточники с содержанием красителя 5-10 г/л обычно ответственны за окрашивание суммарного стока, поэтому и требуют обесцвечивания на локальных установках до смешения с общим стоком.

Первой стадией [2] реакции карбамида (меламина, дициандиамида и др.) с формальдегидом является присоединение последнего к амидной группе с образованием метильных производных:

H₂N-CO-NH₂ + CH₂O «H₂N-CO-NHCH₂OH

Монометилолмочевина

Одновременно в равновесном растворе могут находиться ди-, три- и даже тетраметилмочевины. Метилольные производные взаимодействуют между собой, образуя линейные полимеры. При изменении условий (температуры, рН) может происходить возникновение метиленовых связей и дальнейшая поликонденсация:

-NHCH₂OH + H₂N- «NH-CH₂-NH^- + H₂O,

приводящая к возникновению пространственных структур – к сшиванию, желатинизации, отверждению.

Проведение таких процессов в среде, окрашенной органическими красителями сточной воды (фильтрата) приводит к дополнительным химическим взаимодействиям и осаждению с продуктом поликонденсации красителя и некоторых других компонентов. Получаемая «надсмольная» вода в значительной степени обесцвечивается, отфильтрованный продукт после сушки и измельчения может быть использован как товарный красочный лак или тонер в рецептуре эмалевых, масляных, водоэмульсионных и других красок, а также для окрашивания пластмасс и других органических материалов.

Оборудование и реактивы:

Оборудование:

Фотоэлектроколориметр марки КФ-2;

Весы аналитические 2 кл точности и разновесы к ним;

и механической мешалкой с электроприводом, регулируемым с помощью лабораторного автотрансформатора;

Ртутный термометр

Лабораторный рН-метр

Водяной термостат с регулированием температуры;

Водоструйный насос.

Сушильный шкаф

Посуда:

Мерная колба на100 мл для приготовления основного раствора красителя