Методы очистки сточных вод после процесса крашения. Методическое указание к выполнению лабораторных работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 675.6.026 : 504.064.4 Шалбуев Дм.В. Методы очистки сточных вод после процесса крашения

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПОСЛЕ ПРОЦЕССА КРАШЕНИЯ

Методическое указание к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 28.10.00 «Технология кожи и меха» и специализации 28.10.01. «Экология производств кожи, меха и предприятий бытового обслуживания»

Методическое указание к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 28.10.00 «Технология кожи и меха» и специализации 28.10.01 «Экология производств кожи, меха и предприятий бытового обслуживания» В методическом указании представлен теоретический и практический материал, рассматривающий вопросы загрязнения и очистки сточных вод после процесса крашения, дана краткая характеристика окислительных и кислотных красителей, а также методов их удаления

Составитель: Шалбуев Дм.В. ©

Улан-Удэ 2001

Шалбуев Дмитрий Валерьевич, 2001 ©

ВСГТУ, 2001

Введение Одной из важнейших проблем современного этапа развития мехового производства является разработка способов и методов очистки сточных вод и газовоздушных выбросов, позволяющих исключить проникновение промышленных отходов в окружающую среду, и прежде всего в гидросферу. Данная проблема актуальна для предприятий меховой промышленности, ибо при обработке пушномехового и овчинно-шубного сырья образуется значительное количество сточных вод, что объясняет отнесение мехового производства к числу наиболее влагоемких. Серьезную опасность загрязнению водоемов представляют красильно-отделочные операции предприятий легкой промышленности, так как особенностью мехового производства является то, что здесь применяют специальные окислительные красители. Так, для крашения основных видов сырья (меховой овчины, кролика и шкурок каракулевой группы) используют главным образом, окислительные красители, представляющие собой полупродукты. Известно, что химический состав и свойства соединений исходного и отработанного красильных растворов существенно различаются. Отработанные красильные растворы содержат продукты совместного окисления, которые по цвету значительно интенсивнее продуктов окисления каждого вводимого в красильный раствор вещества в отдельности. Все это объясняет то, что сточные воды меховых предприятий, как правило, сильно окрашены. Цветность (по разведению до бесцветной) отработанных растворов при крашении в черный цвет в зависимости от вида окрашиваемого полуфабриката колеблется от 1:10000 до 1:30000. Кроме того, в сточных водах наряду с синтетическими красителями содержатся и другие сопутствующие органические соединения.

Окислительные красители относятся к третьей группе загрязнений. Данная группа включает частицы размером менее 10-9м, которые находятся в молекулярной и/или ионной форме. В осадок эти загрязнения могут перейти при химическом взаимодействии с образованием малорастворимых соединений. Для более полного удаления этих загрязнений из растворов, прошедших химическую обработку возможно использовать также адсорбцию, обратный осмос и другие методы очистки. Ингредиенты сточных вод после процесса крашения мехового полуфабриката в большинстве своем являются токсичными и биохимически трудноокисляемыми, что обуславливает высокую опасность и чрезвычайную и сложность обезвреживания данной категории промышленных сточных вод.

Методы очистки сточных вод после процесса крашения

Положение заместителей в параположении обуславливает наибольшую скорость окисления, далее скорость убывает от ортоположения к метаположению.

1. Теоретическая часть Сточные воды меховых предприятий представляет собой сложную систему, содержащую большое количество разнообразных минеральных и органических примесей. Загрязнения этих сточных вод могут быть в грубодисперсной, коллоидной, молекулярной и ионной формах. Технологический процесс каждого предприятия по переработке мехового сырья имеет свои особенности, что связано с числом видов обрабатываемого сырья, его качеством, а также используемым оборудованием. Поэтому состав сточных вод отдельных предприятий может значительно отличаться друг от друга по концентрации входящих в них компонентов. Сточные воды меховых производств характеризуются присутствием таких загрязняющих веществ, как соли хрома (III) и (VI), жиры, СПАВ и красители. Их концентрация зависит от вида перерабатываемого сырья и принятой технологической схемы. Так, при производстве шубной овчины сточные воды не содержат соединений хрома (VI), а при выделке меха, выпускаемого в неокрашенном виде, в них отсутствуют как эти соединения, так и красители. В процессах крашения мехового полуфабриката используется большое количество окислительных красителейполупродуктов. Это анилиновая соль, пирокатехин, резорцин, пирогаллол, красители для меха: черный, серый, желтый и коричневый. Все эти вещества являются ароматическими углеводородами, в которых имеется бензольное кольцо. Эти соединения очень стойки к биохимическому окислению при сочитании заместителей: СООН-SO3Н, NO2NO2 ,NH2-NH2, SO3H-SO3H.

Окислительные красители применяемые при крашении меховой овчины NH2

NH2

NH2

NH2 NH2

OCH3 OH NH2

NH2 Черный Д для меха (nфенилендиамин)

OH Коричневый А для меха (nаминофенол

NH2 Желтый Н для меха (4-нитро-о –фенилендиамин

Желтый для меха (о - аминофенол)

Серый ДА для меха (2,4 - диаминоанизол)

При крашении шубной овчины используют прямые (анионные) красители. Многочисленный класс кислотных красителей объединяет соединения с различной химической структурой. Общим признаком строения их является то, что они содержат одну или несколько (обычно не более трех) сульфогрупп и представляют собой сульфопроизводные азокрасителей, антрахиновых и некоторых других групп. Данные красители по химической структуре представляют формулу R-SO3Na. Более половины выпускаемых кислотных красителей относится к сульфопроизводным азокрасителям. По числу азогрупп это, главным образом, моно- и диазокрасители. В воде образуют коллоидные растворы. К

числу красителей, используемых для крашения мехового полуфабриката, относятся: OH NaO3S

N=N

Кислотный оранжевый N=N NaO3S

N=N

NH SO3Na

Кислотный черный С Кислотные красители хорошо зарекомендовали себя в меховом производстве. Причем если раньше кислотные красители применялись только для крашения кожевой ткани главным образом шубной овчины, каракуля, то в последнее десятилетие они все шире используются для крашения волосяного покрова различных видов меха, постепенно вытесняя окислительные красители. Применение этих красителей упрощает очистку сточных вод вследствии использования выравнивателей, при этом выбираемость красителей из красильной ванны составляет 92%. При сравнительно простом и экологически более чистом методе крашения кислотные красители дают возможность получать достаточно прочные, яркие, сочные окраски широкой гаммы цветов и оттенков.

Однако следует отметить, что на меховых предприятиях образуются загрязненные сточные воды, характерной особенностью которых является их интенсивная окраска. Интенсивность окраски стоков после крашения меховых шкурок и их промывок зависит от цвета применяемых красителей и колеблется в пределах от 1:30 000 после крашения в черный цвет до 1:800 во второй промывке после крашения. В целом, объем окрашенных стоков составляет 1520% от общего количества сточных вод. Наряду с красителями, окрашенные сточные воды содержат и другие сопутствующие органические и минеральные загрязнения. Это, в первую очередь, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), ароматические углеводороды, органические и минеральные кислоты, хлориды, сульфаты, ионы тяжелых металлов. Красильные стоки характеризуются незначительным содержанием взвешенных веществ (0.1-0.5 г/дм3), щелочной реакцией среды (рН = 7.5-9.2), высокими БПК (БПК20 =1.15 г/дм3) и ХПК (до 10 г/дм3). Присутствие в красильной ванне разнообразных красителей и ионов металлов от протравных операций приводит к образованию продуктов совместного окисления, представляющих собой комплексные соединения. Такое разнообразие содержащихся ингредиентов, которые в большинстве своем являются токсичными и биохимически трудно окисляемыми, обуславливают чрезвычайную сложность обезвреживания данной категории промышленных сточных вод. Критерием загрязненности сточных вод при сбросе красителей в водоемы является ухудшение качества природных вод вследствие изменения их органолептических свойств, появление вредных веществ для человека, животных, птиц, кормовых и промысловых организмов, а также нарушение процесса самоочищения и санитарного режима поверхностных источников. Содержание загрязнений в

сточных водах меховой промышленности столь велико, что в случае поступления последних в водный объект может вызвать необратимые процессы, включая полное разрушение в сложившейся экосистеме. Окрашенные сточные воды создают неблагоприятное эстетическое восприятие, влияющие на кислородный режим водоема и угнетающие самоочищение, вследствие адсорбции солнечного света и нарушение процессов фотосинтеза. Вред, наносимый сбросом окрашенных сточных вод в водоемы, помимо указанного отрицательного влияния на светопроницаемость воды и на ассимиляцию водорослей, проявляется в повышении минерализации, а это отрицательно сказывается на вкусовых качествах воды при использовании водоисточника для питьевых целей. Кроме того, увеличение минерализации может угнетать биохимическую жизнь в водоеме. Показано, что красители при концентрации более 0,1 мг/дм3 влияют на кислородный режим воды, ХПК, БПК5 и особенно на процессы аммонификации и нитрификации в воде. Определены предельно допустимые концентрации (ПДК) красителей, не влияющие на процессы самоочищения воды, которые составляют < 0,001 мг/дм3. Известно о токсичности основных компонентов красильной ванны для жизнедеятельности микроорганизмов, осуществляющих биологическую очистку сточных вод. Сложность комплексов органических соединений, образуемых в красильной ванне, а также присутствие одновременно нескольких красителей, окислителя и частично перешедших в раствор ионов хрома из протравы в значительной мере затрудняет определение влияния отработанных красильных вод на биохимические процессы самоочищения водоемов и очистки сточных вод. В результате изучения влияния парафенилендиамина и хинона на токсикологические и органолептические свойства воды, а также опытов с мышами и кроликами, определены предельно допустимые концентра-

ции урзола (0,1 мг/дм3) и хинона (0,2 г/дм3) в сточных водах при сбросе их в водоемы хозяйственно-бытовой категории. Однако, красящие вещества не всегда являются токсичными соединениями. К примеру, некоторые водорастворимые и серосодержащие аминосоединения не обладают концерогенной активностью, но синтезированные на их основе красители и полупродукты имеют кумулятивные свойства. Кроме того, в стоках красильных производств обнаружены ядовитые (фенольные соединения, изомеры анилина) и концерогенные вещества (винилхлорид, бензидин, нафтиламин); некоторые из органических загрязнений (нитробензол, хлороформ и другие) являются кумулятивными ядами. Присутствующие в окрашенных стоках СПАВ, сопутствующие с красителями, обладая специфическими физико-химическими свойствами к пенообразования, эмульгированию, солюбилизации наносят также огромный ущерб водоемам. Пенообразование ухудшает естественную аэрацию водоемов и замедляет процессы их самоочищения; солюбилизирующие свойства СПАВ повышают растворимость в воде других веществ. Все СПАВ способны эмульгировать нефтепродукты, жиры, масла и повышать стабильность их эмульсий в водоемах. Кроме того, СПАВ за счет синергического эффекта усиливают токсичность других веществ, совместно присутствующих в воде. Многие СПАВ в концентрациях, не превышающих 10 мг/дм3, вызывают отравление рыб в результате их аккумуляции в жабрах и нарушения газообмена. В связи с этим возникает необходимость очистки, и в частности обесцвечивания сточных вод, образующихся после процесса крашения. Обесцвечивание отработанных растворов от процесса окислительного крашения достигается в результате разрушения молекул красителя при окислении их сильными окислителями (деструктивные методы), а также либо прямого химического взаимодействия, в результате

которого образуются малорастворимые соединения, либо за счет сорбции молекул красителя на разветвленной поверхности гидроксидов металлов, в основном железа и/или алюминия (реагентные методы). В целом, все известные методы очистки сточных вод красильно-отделочных производств можно разделить на три основные группы. Первая группа - методы, основанные на извлечении загрязнений в осадок или флотошлаки путем сорбции на хлопьях гидроксидов металлов, образующихся при реагентной обработке. Это коагуляция, электрокоагуляция, напорная флотация. Недостатками их являются невысокая степень очистки, особенно по обесцвечиванию, необходимость эмпирического подбора реагентов, трудность дозировке реагентов, образование значительных количеств осадков или флотошлама, необходимость их обезвреживания, захоронения или складирования. Вторая группа включает сепаративные методы, такие как сорбция на активных цепях и макропористых ионитах, обратный осмос. ультрафильтрация, пенная сепарация, электрофлотация. Эти методы обеспечивают высокую степень очистки, но требуют предварительной механической обработки с целью удаления нерастворимых примесей, сложны в аппаратурном оформлении, имеют высокую себестоимость. Третья группа объединяет деструктивные методы, основанные на глубоких превращениях органических молекул в результате редокспроцессов. Эти методы технологичны, эффективны, не дают осадков, не вносят дополнительные загрязнения. Из деструктивных методов наиболее широко применяется очистка стоков окислителями, реагентное восстановление электромеханическая и электрокаталитическая деструкция. К окислительным же методам следует отнести биохимическую очистку.

Ниже представлена краткая характеристика данных методов. Более широкое распространение получили сорбционные методы. Так, для очистки от красителей предлагается использовать дробленный активированный антрацит. Его получают из низкозольного антрацита путем его размола и активации фракции 0,25-1,5 мм в специальных печах с кипящим слоем высотой 0,6 м при температуре 830-9000С в выходящем потоке топочных газов. Для очистки от красителей рекомендуется использовать также минеральные сорбенты, в частности глинистые минералы: бентониты, моктомориллониты, перлиты и другие в виде порошков. Бентонит рекомендуется использовать для очистки сточных вод от прямых красителей. При этом показано, что бентонит с сорбированными красителями может быть использован в качестве наполнителей в бумажной массе. Установлено, что сложные силикаты, в частности моктомориллонит, являются эффективными сорбентами при удаления катионных красителей. Введение в сточную воду, содержащую 10 г/дм3 катионных красителей, 100 мг/дм3 бентонита и 0.6 мг/дм3 флокулянта приводит к ее полному обесцвечиванию. Также, для удаления красителей из сточных вод красильных производств рекомендуется использовать цеолиты, доломиты тонкого помола - размеры частиц ≈ 150 мкм. В качестве сорбентов, наряду с бентанитовыми глинами, можно также использовать кору тинового дерева, рисовую шелуху, хлопковые отходы, уголь, волос и прочее. Бентонит прочно сорбирует все красители, кроме кислотных с образованием химических связей. Тогда как, рисовая шелуха, кора, волос, хлопковые отходы сорбируют только основные красители по комбинированному механизму: ио-

нообменное взаимодействие и химическое связывание. При этом, степень регенерации сорбентов составляла 60-78%. Таким образом, в настоящее время сорбционная очистка сточных вод от красителей принадлежит к числу наиболее эффективных и распространенных. Данные методы очистки могут быть с успехом использованы на предприятиях с небольшим расходом сточных вод. Среди деструктивных методов наиболее перспективным способом обесцвечивания сточных вод является озонирование. Применение озона позволяет снизить окраску отработанного красильного раствора после крашения каракуля в черный цвет по разведению в 10 раз при начальной цветности по разведению 1:4000. Озонирование раствора желательно проводить с подщелачиванием красильного раствора до рН=12.5. Окончательное обесцвечивание возможно достичь в результате отстаивания озонированного раствора в течение 40 мин с образованием осадка темного цвета (объемом 10% объема красильного раствора). В среднем, на обесцвечивание 1 дм3 красильного раствора расходуется до 500 мг озона, т.е. 1 мг озона на 1 мг красителя в отработанном растворе. Несмотря на то, что этот метод весьма эффективен, но пока он чаще находится в стадии лабораторных проработок из-за отсутствия хороших озонаторных установок, а также большого расхода озона и высокая энергоемкость при его получении. Кроме того, высокая стоимость получения озона не позволяет рекомендовать данный метод для обесцвечивания сильно концентрированных отработанных красильных растворов от окислительного крашения меха. Наибольший интерес представляет экологически чистый окислитель - пероксид водорода. Однако, пока еще не разработаны промышленные варианты очистки сточных вод после крашения, с использованием пероксида

водорода, из-за дефицитности и высокой стоимости реагента. В качестве окислителя возможно также использовать активный хлор. Деструктивные превращения под воздействием хлора и его соединений в настоящее время считаются не только эффективными по степени обесцвечивания красителей и снижения ХПК, но и достаточно экономичными процессами. Свободный и содержащийся в различных соединениях хлор способный вступать в реакции хлорирования и окисления органических веществ и других примесей воды, характеризует концентрации так называемого активного хлора. Он обладает высоким окислительным потенциалом и относительной дешевизной. Аппаратурное оформление современных хлораторных установок достаточно компактное и они легко могут быть автоматизированы. Однако, применение активного хлора имеет ряд серьезных недостатков, сдерживающих широкое внедрение данного метода на практике: высокая хлороемкость многих сточных вод; изменение солевого состава воды и увеличение плотного остатка; возможность образования хлорпроизводных и хлоратов, подлежащих дальнейшему удалению. Кроме того, процесс очистки продолжается довольно долго (1-2 ч) и даже при столь длительной экспозиции в обработанной воде остается еще значительное количество активного хлора, что требует принятия специальных мер для дехлорирования. Таким образом, в результате использования традиционных коагулянтов и окислителей для обесцвечивания отработанных красильных растворов после процессов окислительного крашения экономически не оправдано. В связи с этим, проблема обесцвечивания должна решаться путем применения нетрадиционных химических материалов. В частности, кафедрой канализации МИСИ им. Куйбышева В.В. предложен метод обесцвечивания отработан-

ных красильных ванн после окислительного крашения меха, путем их обработки формалином. Ими установлено, что при действии формалина на раствор 1, 4 - финилендиамина образуется характерный осадок, при воздействии формалина на продукты ванны окислительного крашения также образуется осадок цвета применяемых красителей. При этом формалином уже связываются не отдельные молекулы красителя, а целые комплексы окисленных молекул красителя. В результате реакции поликонденсации образуются мелкие медленно осаждающиеся хлопья. Авторы подтвердили, что 4-8 см3 формалина на 1 дм3 обрабатываемого красильного раствора является оптимальной величиной, так как при этой дозе формалина (в широком диапазоне рН) идет наиболее полное обесцвечивание красильного раствора на 80-97%, т.е. снижение окраски происходит до величины 1:100-1:500. Одновременно происходит снижение величины ХПК на 43%, БПК - 30% и полностью удаляется шестивалентный хром. Величина остаточного формальдегида в обесцвеченной воде, находящегося в основном в связанной форме, не превышает допустимой величины при очистке сточных вод в аэротенках и в среднем составляет 800 мг/дм3. Выпадающий при отстаивании обработанного формалином красильного раствора осадок представляет собой очень подвижные мелкие хлопья с влажностью 99%, количество которых составляет 7-10% от объема обрабатываемой жидкости. На рис. 1 представлена технологическая схема обесцвечивания отработанных растворов после окислительного крашения. 4 А 2 1 3

5 6 7 Б Рис. 1. Технологическая схема установки по обесцвечиванию красильных сточных вод меховых фабрик. А-окрашенные сточные воды; 1- накопительусреднитель; 2- механизированный волокноуловитель; 3смеситель; 4- дозатор формалина; 5- вертикальный отстойник; 6- уплотнитель; 7- сепаратор; Б- общий сток фабрики Сточные воды А после крашения и первой промывки поступают в сборный резервуар 1 для накопления и усреднения стоков по количеству и составу. Для предотвращения засорения ротора сепаратора при обезвоживания осадка сточные воды процеживают через механизированный шерстеуловитель 2. После этого окрашенные сточные воды поступают в реактор-смеситель 3, куда одновременно подается из дозатора 4 формалин. В реакторе-смесителе в течение 5-10 мин происходит реакция окислительной поликонденсации продуктов красильной ванны с формальдегидом. Из реактора сточные воды направляются в отстойник 5, где в течение 22.5 часов происходит разделение хлопьев красителя от воды. Осветленная жидкость сбрасывается в общий фабрич-

ный сток Б для дальнейшей совместной очистки. 3адержанный осадок из отстойника удаляется в уплотнитель 6. Уплотненный осадок обезвоживается на сепараторе 7,а отделившийся при сепарировании фугат вместе с осветленной водой из уплотнителя сбрасывается в общий сток фабрики. Как видно, существует множество методов позволяющих достаточно полно очистить сточные воды после процесса крашения. Однако следует учитывать, что необходимо рассматривать вопросы связанные с совершенствованием самого процесса крашения, в частности, в области снижения объема водопотребления, т.е. внедрение оборотных систем водопользования (рис. 2).

Нейтрализация

Нейтрализация

Промывка

Промывка

Протравление

Протравление

Крашение

Крашение

Промывка I

Промывка I

Промывка II

Промывка II

Промывка Промывка III II

Промывка III

Солка-жирование

Солка-жирование

а б Рис. 2. Принципиальная схема образования сточных вод в результате окислительного крашения а - прямоточная; б- с повторным использованием технологических растворов; 1- потребление свежей воды; 2сброс отработанных растворов в канализацию для очистки.

II. Практическая часть Работа 1 Оценка оптимальных параметров очистки сточных вод после крашения солями металлов (коагулянтами) Цель работы - определение оптимальных условий для выполнения физико-химических методов очистки сточных вод после процесса крашения меховой овчины. Как отмечалось выше, для обесцвечивания отработанных растворов после крашения окислительными и/или прямыми красителями можно применять соли металлов (железа, алюминия) самостоятельно или в сочетании с реагентами, изменяющими реакцию рН этих растворов на кислую и/или щелочную. Процесс обесцвечивания может происходить благодаря сорбции различных коллоидных и высокомолекулярных соединений на поверхности гидроксидов металлов при введении в раствор коагулянтов. В качестве таковых возможно использовать 10%ные растворы солей А12(SО4)3, FeSO4 и FеС13. Для подщелачивания желательно применять СаО и NаОН, а для подкисления - Н2SO4. Однако, применение данных коагулянтов не дает полного обесцвечивание красильного раствора. Производственные сточные воды, обработанные этими коагулянтами, приобретают и результате осветления цвет от бледно-желтого до ярко-желтого и темновишневого. Кроме того, изменение цвета сточных вод с частичным уменьшением интенсивности окраски сопровождается образованием осадка большого объема. Тем не менее, следует отметить, что коагуляционный метод очистки сточных вод после крашения наиболее часто включается в технологические схемы. Аппаратурно-технологическая схема коагуляционной очистки обычно включает: приемные камеры, куда по-

ступает сточная вода после процесса крашения; усреднитель, состоящий из двух ванн; флокулятор и отделение для приготовления и дозирования реагентов (обычно сульфата алюминия и извести). В качестве перспективного коагулянта для очистки сточных вод в последнее время рекомендуется использовать гидроксид магния. Установлено, что на гидроксиде магния происходит сорбция красителей: прямого серого, метилового оранжевого, метилового красного, кислотного черного. При этом достигается 95%-ное обесцвечивание. Оптимальным рН осаждения является 12,.3 - где меньше прочность коагуляционной структуры и выше скорость осаждения. Одним из основных недостатков использования коагулянтов для очистки сточных вод после процесса крашения является образование большого количества шламов и необходимость решать вопросы его утилизации и/или регенерации. Ряд авторов предлагают использовать процесс кислотной регенерации гидроксидных шламов, образующихся при очистке воды, загрязненной красителями. Так, при использовании в качестве коагулянта хлорного железа и сульфата алюминия в дозе 100 мг/дм3 в пересчете на безводную соль, а в качестве щелочного агента - известкового молока - установлено, что шлам может быть регенерирован кислотной обработкой. Кислотная обработка в определенном интервале рН позволяет добиться максимальной степени извлечения коагулянта при минимальном сопутствующем растворении загрязнений (рН>1.4). Однако при использовании коагулянтов следует учитывать то, что технические реагенты содержат, как правило, не более 20-25% активного вещества. В результате чего, общее количество реагентов при обработке всех сточных вод будет очень большим. Кроме того, применение

традиционных коагулянтов для обесцвечивания отработанных растворов от процессов окислительного крашения экономически не оправдано. На основании вышеизложенного материала, целью предлагаемой работы является определение оптимальных условий (рН, тип коагулянта и его расход) на обесцвечивание сточных вод, образующихся в результате выполнения процесса крашения. Для оценки полученных результатов следует использовать как методы аналитического контроля качества воды (рН, степень разбавления, концентрация красителя, объем осадка), так и данные визуального наблюдения за процессом обесцвечивания красильного раствора. В целом, работа заключается в дифференцировании условий обесцвечивания красильных растворов по нескольким параметрам и сравнительной оценки полученных результатов. Тип рабочего коагулянта задается преподавателем. Необходимые реактивы и оборудование 1. Стаканы химические (V=250 см3) - 4 шт; 2. Магнитная мешалка - 4 шт; 3. рН-метр; 4. Секундомер; 5. Соли металлов (FеСl3; FеSO4; Аl2(SO4)3; Мg(OH)2); 6. Рабочий раствор; 7. Дистиллированная вода; 8. Фильтровальная бумага. Выполнение работы Задание 1. Определение оптимальной области рН и расхода коагулянта.

Целью работы является изучение влияния рН красильного раствора на степень его обесцвечивания, а результате воздействия солями металлов. На начальном этапе выполнения данной работы, в каждый из 4-х химических стаканов заливают по 150 см3 сточной воды после процесса крашения меховой овчины окислительными красителями (состав красильной ванны задается преподавателем). Предварительно следует провести замер концентрации красителя, рН и интенсивность окраски (по разведению до бесцветной). Для создания дифференцированных значений рН в стаканы вводят 1н р-р Н2SO4 и/или 1н р-р NаОН. Необходимое количество едкого натра и/или серной кислоты, для достижения заданной величины рН, рассчитывают по результатам титрования пробы сточной воды взятой в объеме 25 см3. В первом химическом стакане устанавливают значение рН равной 2, во втором - 4, в третьем и четвертом стаканах 6 и 8, соответственно. По окончании установления в стаканах требуемой величины рН, вводится соответствующий коагулянт с дозой 4 г/дм3. По окончании ввода реагента в красильный раствор, содержимое всех стаканов подвергают механическому воздействию в течение 3-5 мин с помощью магнитной мешалки и/или стеклянной палочки. После чего перемешивание прекращают (вынимают палочки), а стаканы оставляют в покое на 15-20 мин, и ведут визуальное наблюдение за процессом обесцвечивания раствора, а также образованием осадка и его осаждением. В конце отстаивания определяют объем осадка, а также отбирают пробы для оценки величины рН, концентрации красителя и интенсивности окраски. Полученные результаты представляются в виде таблиц по прилагаемой ниже форме и в виде диаграмм, иллюстрирующих зависимость эффекта обесцвечивания от величины рН. Для построения диаграмм по оси абсцисс откладывают значения

рН, а по оси ординат - зависящая от него указанная величина. Эффективность обесцвечивания красильных сточных вод определяют по формуле: С −С Эобесцв. = о i *100 , % (1)

С

о

где Со - концентрация красителя до обработки; Сi - концентрация красителя после обработки. Относительный объем осадка (Ао) вычисляется по формуле: а (2) Ао = 150 *100 , % где а - объем осадка, см3; 150 - общий объем содержимого стакана, см3. Задание 2. Определение оптимальной дозы коагулянта. Целью работы является изучение влияния переменных доз коагулянтов при постоянном (оптимальном) значении рН (работа выполняется по результатам полученных в задании 1). Перед началом эксперимента определяют концентрацию красителя, рН и интенсивность окраски (по разведению до бесцветной). В случае, если водородный показатель (рН) отработанного красильного раствора не соответствует оптимальному значению (согласно заданию 1), в исследуемый раствор вводят 1н р-р Н2S04 и/или 1н р-р NаОН. В первый стакан вводится 4 г/дм3 коагулянта (R), тип которого, задается преподавателем. В остальные химические стаканы объем вводимого коагулянта определяется из следующих соотношений: 0.5R, 2R и ЗR. По окончании ввода реагента и его растворения, производится кратко-

временное перемешивание содержимого стаканов (в течение 3-5 мин) на магнитной мешалке и/или с помощью стеклянной палочки. Дальнейшее проведение работы аналогично предыдущей серии опытов, с той лишь разницей, что при построении диаграммы эффект обесцвечивания выражают и зависимости от дозы коагулянта. В итоге работы делается заключение о том, какие величины рН, дозы и тип коагулянта следует рекомендовать для очистки сточных вод образующихся после процесса крашения. Кроме того, студенту следует разработать и представить технологическую схему, позволяющую удалить из сточной воды красящие ингредиенты. Таблица 1 Форма записи результатов Серия № Добавлено, Активная ре3 опы стакасм акция среды тов на H2SO4 NaOH Реагент До После очистки 1 2 I 3 4 1 2 II 3 4

Серия опы

№ ста ка

Продолжение табл. Концентра- ИнтенсивПриция краси- ность окрамечателя, г/дм3 ски Ао, Э об, ние До После До После % %

тов I

II

на 1 2 3 4 1 2 3 4

очистки

очистки Записы ваются данные визуального наблюдения

Работа 2 Обесцвечивание отработанных красильных растворов с использованием формалина Цель работы: Ознакомление с методом обесцвечивания отработанных красильных растворов. Применение, как традиционных коагулянтов, так и окислителей для обесцвечивания отработанных растворов после процесса крашения не эффективно. В первом случае за счет значительных материальных затрат, а во втором не совершенство применяемого оборудования и образования токсичных продуктов реакции. Применение методов биологической очистки нереально, в виду токсичности основных компонентов красильной ванны. Г1оэтому проблема обесцвечивания должна решаться путем применения нетрадиционных реагентов. В меховой промышленности технический формалин, т.е. водный 37 %-ный раствор формальдегида, применяется для облагораживания волоса. Его используют также для качественного анализа окислительных красителей, при взаимодействии с которыми он образует осадок. Это свойство позволило применять указанный реагент для обесцвечивания отработанных растворов от краше-

ния окислительными красителями мехового полуфабриката, так как соединения, образующиеся в данных растворах, имеют химическую природу, близкую к исходным полупродуктам. Органические азотистые соединения, содержащие связанный с азотом водород, амины, амиды, аминокислоты и протеины, реагируют с формальдегидом, образуя при этом самые разнообразные химические продукты - от простых органических соединений с низкой молекулярной массой до сложных смол. Так, реакция анилина с разбавленным кислым раствором формальдегида при обычных условиях дает диаминофенилметаны. Состав отработанных красильных растворов точно не известен, и в нем могут одновременно присутствовать исходные и окисленные продукты, полимеризованные молекулы, соединения молекул различных типов и их комплексы, большинство из которых имеют интенсивную окраску. Взаимодействие некоторых реагентов с формалином можно выразить следующими уравнениями: с резорцином С6Н4(ОН)2 + СН2О → С6Н3(ОН)2СН2ОН + Н2О; с фенилендиамином NH2 С6Н5 NH2 c аммиаком

+ 2CH2O → C6H5

N=CH2 + 2 H2O; N=CH2

6CH2O + 4NH3 → C6H12N4 + 6 H2O;

с пероксидом водорода: 2CH2O + H2O2 → 2 HCOOH + H2;

(1)

CH2O + H2O2 → HCOOH + H2O; HCOOH + H2O2 → H2CO3 + H2O

(2) (3)

Соотношение между реакциями (1)-(3) зависит от концентрации Н2О2 в смеси, причем низкие концентрации благоприятствуют протеканию реакций ( 1 ). С основным компонентом отработанного раствора от процессов окислительного крашения - основанием Бандровского - протекает реакция поликонденсации. Конденсирующее средство (кислота) участвует в реакции, превращая формальдегид в реакционноспособный карбонит-ион: CH2O + H2O → CH2OH +1 + OH -, который уже затем вступает и реакцию с аминогруппой основания Бандровского: первая стадия NH2 NH2 N= =N + 2 CH2O

NH-CH2OH

NH-CH2OH N=

N=

=N NH2 NH2

NH2 N=

=N +

=N NH2

NH2

NH2

NH2 N=

=N

NH

NH CH2

CH2 NH

NH N=

NH-CH2OH

NH2 вторая стадия

NH2

NH2

NH2

NH2

NH-CH2OH

NH2

=N NH2

Следовательно, для реакции поликонденсации формальдегида с основанием Бандровского может расходоваться до двух молекул формальдегида. Предполагая, что концентрация основания Бандровского в отработанном окислительном растворе составляет 4,5 г/дм3 (при исходной концентрации окислительного красителя 6 г/дм3 и поглощение его волосом 25%), а молярная масса основания равна 318 и формальдегида - 30, то для связывания этого количества красящих соединений потребуется 100%-ного формальдегида

4,.5*30/318 = 0,43 г/дм3 (100%-ного CH2O) Так как технический формалин предcтавляет собой 37 %-ный раствор формальдегида, для проведения реакции его количество необходимо увеличить в 2,7 раза, т.е. для реакции требуется 0.43*2.7 = 1.16 см3 /дм3. Учитывая также, что формальдегид взаимодействует и с другими компонентами отработанного красильного раствора, можно принять наименьшую дозу формалина в соответствии со стехеометрическим уравнением реакции равной 2 см3/дм3. Практические опыты по определению требуемых доз формалина показали, что минимальных доз (2 см3/дм3) можно достичь только в случае проведения процесса обесцвечивания при очень низких рН (1-2,5). Обесцвечивание отработанных красильных растворов без предварительного их подкисления требует большого количества формалина . Значительное потребление этого реагента легко объяснить образованием муравьиной кислоты в соответствии с реакцией Канниццаро: 2СН2О + Н2О → НСООН + СН3ОН Это подтверждается тем, что растворы через некоторое время становятся кислыми, т.е. избыток формалина расходуется для создания кислой среды, а не для непосредственного взаимодействия с продуктами отработанного раствора окислительного крашения. Так, при перемешивании формалина с красильным раствором в течение 2 ч рН этого раствора снижается с 8-9 до 6.9 и 4.9. Увеличение дозы формалина значительно увеличивает объем образующего осадка, который может достигать 15-25% объема обрабатываемого раствора при дозах

2-8 см3/дм3, поэтому увеличение дозы формалина выше 8 см3/дм3 нецелесообразно. Эффективность обесцвечивания тем выше, чем ниже рН обрабатываемого раствора. Так, при дозе формалина 2 и 4 см3/дм3 обесцвечивание составляет 98-99%, но процесс обесцвечивания наблюдается в узкой зоне рН (1.5-3), при дозе 8 см3/дм3 эффективность обесцвечивания немного ниже 95-96% и не зависит практически от рН. Объем осадка, образующего при обработке отработанных красильных растворов формалином дозой 8 см3/дм3, после 3-4 ч осаждения уменьшается не незначительно. Поэтому за оптимальное время отстаивания для растворов с разными рН следует принять 3 ч. Необходимо отметить, что при оптимальной дозе формалина время и интенсивность перемешивания на процесс обесцвечивания существенно не влияют. Очевидно, реакция взаимодействия формальдегида с продуктами отработанных красильных растворов протекает очень быстро. При некотором недостатке данного реагента время обработки несколько влияет на процесс осветления указанных растворов: чем больше недостаток, тем больше времени требуется для перемешивания реагирующей смеси. Это можно объяснить необходимостью создания кислой среды и результате протекающей реакции Канниццаро. Наиболее интенсивно рН понижается в первые 30 мин, затем он изменяется незначительно, и практически время перемешивания можно ограничить 30 мин. Следовательно, оптимальным временем, необходимым как для равномерного смешения формалина с продуктами отработанного красильного раствора, так и для реакции, следует считать 2-3 мин. При проведении реакции без предварительного подкисления время перемешивания необходимо увеличить до 2-3 мин. Таким образом применение формалина в качестве нетрадиционного реагента позволяет, за достаточно короткий промежуток времени (2-3 мин) и при минимальном

расходе (2-8 см3/дм3), провести процесс обесцвечивания отработанных красильных растворов. Необходимое оборудование и реактивы

1. Фотоколориметр. 2. Секундомер 3. Штатив с пробирками. 4. рН-метр 5. Отработанный раствор после окислительного крашения. 6. 1 н раствор едкого натрия. 7. 1 н раствор серной кислоты. 8. 40 %-ный раствор формальдегида. Задание 1. Определить влияние величины рН и расхода формалина на объем образующегося осадка. Одним из факторов, оказывающих значительное влияние на эффективность обесцвечения отработанных красильных растворов и образования осадка, на ряду с дозой применяемого реагента (формалина), является также величина водородного показателя исследуемого раствора. Известно, что эффективность обесцвечивания тем выше, чем ниже рН отработанного раствора. Однако, также известно, что при разных значениях рН, объем образующегося осадка будет дифференцированным. В случае образования значительного объема осадка возникает проблема его утилизации и обезвреживания, что может привести к дополнительным материальным затратам. В связи с этим, проблема определения оптимальных условий проведения очистки сточных вод после крашения окислительными красителями, с целью достижения максимального эффекта обесцвечивания, при минимальном объеме образующегося осадка, является наи-

более актуальной задачей при изучении данного метода очистки. В чистые пробирки наливают раствор после процесса крашения окислительными красителями объемом 10 см3. Предварительно определяют величину рН, степень разбавления и ХПК (химическое потребление кислорода). Для создания различных значений рН в пробирки вводят 1 н раствор едкого натрия или серной кислоты. По окончании введения данных растворов, в пробирках должны быть установлены следующие значения активной реакции среды: 2; 4; 6; 8 и 10. После установления в пробирках требуемой величины рН, вводится реагент - формалин, первоначальный расход которого принимается 8 см3/дм3 и производят кратковременное перемешивание содержимого пробирок поршневым движением (вверх-вниз) в течение 2-3 мин. По окончании перемешивания пробирки устанавливают в штатив и начинают отсчет времени продолжительности отстаивания, которую принимают в пределах .5; 10; 20; 40; 60 и 120 мин. По истечении заданного времени отстаивания определяют объем осадка, выражая его в процентах от объема обрабатываемого раствора, который вычисляют по формуле:

А

о

=

а 10

*100,%

(3)

где а - объем осадка, см3; 10 - общий объем обрабатываемого раствора, см3 В конце отстаивания отбирают пробы для определения рН, концентрации формалина и степень разбавления. Полученные результаты представляются в виде таблиц по прилагаемой форме и в виде графика. На основе полученных данных определяют эффективность обесцвечивания по формуле:

Э

обесцв.

= Со

− Сi

С

* 100 , %

(4)

о

где Со - концентрация красителя (ХПК) до обработки; Сi - концентрация красителя (ХПК) после обработки. В итоге работы делается заключение о том, при какой величине рН наблюдается минимальный объем образования осадка, при максимальном эффекте обесцвечивания. Таблица Форма записи результатов Время отстаивания, мин 5 10 20 40 60 120 Время отстаивания, мин Остаточная концентрация формалина, мг/дм3 Величина рН после обесцвечивания Степень разбавления до и после обесцвечивания Величина ХПК до и

Активная реакция среды 2 4 6 8 10 Объем образующегося осадка, %

Продолжение табл. Активная реакция среды 2 4 6 8 10 Объем образующегося осадка, %

после обесцвечивания, мгО/дм3 Эффективность обесцвечивания, через 120 мин, % Работа 3 Обесцвечивание отработанных красильных растворов окислителями (деструктивные методы)

Из деструктивных методов наиболее перспективным способом обесцвечивания сточных вод является озонирование. Озон как сильный окислитель разрушает молекулы красителя. Высокая реакционная способность озона постоянно привлекает внимание специалистов. Однако, по мнению российских и зарубежных специалистов, применять озон для обесцвечивания сточных вод в настоящий момент нерационально; наиболее целесообразно его использовать для доочистки биохимически очищенных сточных вод или в системах оборотного водоснабжения, после предварительной механо-химической очистки. Тем не менее, применение озона позволяет снизить окраску отработанного красильного раствора после крашения каракуля в черный цвет по разведению в 10 раз при начальной цветности по разведению 1:4000. Озонирование раствора желательно проводить с подщелачиванием красильного раствора до рН=12,5. Окончательное обесцвечивание возможно достичь в результате отстаивания озонированного раствора в течение 40 мин с образованием осадка темного цвета (объемом 10% от объема красильного раствора). В среднем, на обесцвечивание 1 дм3 красильного раствора расходуется до 500 мг озона, т.е. 1 мг озона на 1 мг красителя в отработанном растворе.

При озонировании отработанного красильного раствора от крашения каракуля в черный цвет (ХПК 12 г/дм3 и рН=8.7-9.15), достигалось полное обесцвечивание этого раствора через 40-60 мин после начала обработки. Потребление озона составляло 10-13 г/дм3. При этом наблюдалось также значительное снижение ХПК (на 70%) и рН. Последнее объясняется образованием в растворе различных кислот. Озонирование красильного раствора до полного исчезновения окраски позволяет получить обесцвеченную воду без осадка, что значительно упрощает схему очистки сточных вод меховых производств, однако для этого необходимо большое количество озона. Несмотря на то, что этот метод весьма эффективен, но пока он чаще находится в стадии лабораторных проработок из-за отсутствия хороших озонаторных установок, а также больших расходов озона и значительную энергоемкость при его получении. Кроме того, высокая стоимость получения озона не позволяет рекомендовать данный метод для обесцвечивания сильно концентрированных отработанных красильных растворов от окислительного крашения меха. Наибольший интерес представляет экологически чистый окислитель - пероксид водорода. Значительно внимание к данному окислителю объясняется тем, что на ряде предприятий его используют в технологических процессах. Вместе с тем следует отметить, что в концентрированных растворах пероксид водорода бурно реагирует со многими органическими веществами, окисляя их до воды и оксида углерода. В разбавленных же растворах, к которым относятся большинство сточных вод, этот процесс протекает крайне медленно, и поэтому следует применять катализаторы. При этом, окислительным агентом является не сам пероксид водорода, а продукты его распада, имеющие более

высокий редокс потенциал. Однако, пока еще не разработаны промышленные варианты очистки сточных вод после крашения, с использованием пероксида водорода, из-за дефицитности и высокой стоимости реагента. Применение в качестве окислителя активного хлора хоть и эффективно, однако не желательно, из-за образования весьма токсичных хлорпроизводных соединений. Необходимое оборудование и реактивы

1. Фотоколориметр. 2. Секундомер. 3. Штатив с пробирками. 4. рН-метр. 5. Отработанный (модельный) раствор красителя прямого и/или кислотного. 6. 33%-ный раствор перекиси водорода (Н2О2). 7. 1%-ный раствор перманганата калия (КМnО4). 8. Хлорсодержащий препарат "Белизна". 9. Дистиллированная вода. Задание. Определение оптимальной дозы и типа реа-

гента. Исследуемую сточную воду, после процесса крашения, содержащую прямые и/или кислотные красители, фильтруют через пористую поверхность (фильтровальная бумага), с целью удаления из раствора взвешенных веществ. После чего определяют концентрацию красителя, степень разбавления и величину рН. В качестве окислителей следует применять 33%-ный раствор перекиси водорода, 1 %-ный раствор перманганата калия и раствор "Белизны". Для каждого типа окислителя используют 5 пробирок объемом 40 см3.

В каждую пробирку наливают рабочий раствор объемом 20 см3, куда вносят раствор окислителя (R), расход которого составляет 2,5 см3/дм3. В остальные пробирки вводится количества реагента, равное: 2R; 4R; 8R и 10R. После введения реагента производят кратковременное перемешивание содержимого пробирок поршневым движением (вверх-вниз) в течение 3-5 мин. По окончании данного периода времени, перемешивание прекращают, а пробирки устанавливают в штатив и оставляют в покое. В процессе отстаивания через 5; 10; 20; 40; 80 и 160 мин определяют объем выпавшего осадка, выражая его в процентах от объема исследуемого раствора, который вычисляют по формуле (3), а также отмечают визуальные изменения происходящие с ним. По окончании отстаивания, следует отделить раствор от осадка фильтрованием через пористую поверхность. Полученный фильтрат используют для определения остаточной концентрации красителя, степени разбавления и величины рН обесцвеченного раствора. Полученные результаты представляют в виде таблиц по прилагаемой форме и виде графика, иллюстрирующего зависимость эффекта обесцвечивания от расхода окислителя. На основе полученных данных определяют эффективность обесцвечивания по формуле (4). Таблица № пробирки 1

Форма записи результатов Добавлено окислителя, Активная реаксм3/дм3 ция среды H2O2 KMnO4 Белизна До После очистки

2 3 4 5

№ пробирки 1 2 3 4 5

№ пробирки 1 2 3 4 5

Концентрация красителя, г/дм3 До После очистки

5

Продолжение табл. Степень разбавЭффективления ность До После Эо, % очистки

Продолжение табл. Объем осадка, % Приме Время отстаивания, мин чание 10 20 40 80 160

В конце работы делается заключение о том, при каком расходе и типе окислителя наблюдается образование минимального объема осадка, при одновременном достижении максимального эффекта обесцвечивания.

Приложение 1 Определение активной реакции среды (рН) Необходимые реактивы и оборудование

1. Потенциометр. 2. Электроды. 3. Дистиллированная вода. 4. Химический стакан на 50 см3 5. Фильтровальная бумага. 6. Буферный раствор ( с рН=3 и 12). 7. Термометр. Выполнение работы

В воде величину рН определяют потенциометрическим методом при помощи потенциометра со стеклянными электродами. Перед началом измерений прибор включают в сеть при помощи тумблера и дают нагреваться в течение 20 мин. Электроды перед погружением в раствор тщательно промывают дистиллированной водой и просушивают фильтровальной бумагой. Прежде чем приступить к определению рН исследуемого раствора, проверяют правильность настройки рНметра по раствору с известной величиной рН (буферный раствор). Для этой цели используют буферные растворы с рН=3 и/или 12. Вначале измерение проводят по шкале от 0 до 14 (грубое определение), а затем переключают прибор на более узкий интервал величины рН и определяют рН раствора с точностью 0.05. Перед измерением рН сточную воду хорошо перемешивают и ополаскивают его электроды. Одновременно с электродами в воду погружают термометр для определения температуры во время измерения и внесения необходимых поправок. Приложение 2 Определение химического потребления кислорода Необходимые реактивы и оборудование

1. Колбы конические. 2. Пипетки на 10 см3. 3. 0.25н раствор дихромата калия. 4. 0.25н раствор соли Мора. 5. Сульфат ртути.

6. Сульфат серебра. 7. Концентрированная серная кислота. 8. Дистиллированная вода. 9. Раствор N-фенилантраниловой кислоты. 10. Раствор ферроина. Приготовление 0.25н раствора дихромата калия: 12.258 г дихромата калия, предварительно высушенного в течение 2 ч при температуре 105 0С, растворяют в дистиллированной воде, переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Приготовление 0.25н раствора соли Мора: 98 г соли Мора растворяют в дистиллированной воде, приливают 20 см3 концентрированной серной кислоты и после охлаждения раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. Раствор хранят в темной склянке. Поправку к титру раствора соли Мора устанавливают по титрованному 0.25н раствору дихромата калия, переносят в колбу вместимостью 500 см3, разбавляют водой до 250 см3, приливают 20 см3 концентрированной серной кислоты и охлаждают до комнатной температуры. Затем прибавляют 5-10 капель раствора N-фенилантраниловой кислоты или 3-4 капли раствора ферроина и титруют раствором соли Мора до изменения окраски (см. выше) Поправочный коэффициент к титру 0.25 н. раствора соли Мора k=25/V3, где V3 - объем раствора соли Мора, израсходованной на титрование 25 см3 0.25 н. раствора дихромата калия. Приготовление раствора N-фенилантраниловой кислоты: 0.25г кислоты растворяют в 12 см3 0.1 н раствора

гидроксида натрия и разбавляют до 250 см3 дистиллированной водой. Приготовление раствора ферроина: 1.485 г 1.10фенантролина и 0.695 г сульфата железа FeSO4*7Н2О растворяют в воде и раствор разбавляют до 100 см3. Выполнение работы

Для анализа берут 1-5 см3 отстоявшейся или профильтрованной воды, прибавляют 2.5 см3 0.25н раствора дихромата калия, 0.4 г сульфата ртути (II), 0.2-0.4 сульфата серебра и при перемешивании приливают концентрированную серную кислоту (7.5 см3 на 1 см3 пробы, 15 см3 на 5 см3 пробы). При этом температура раствора поднимается выше 100 0С. Через 2 мин раствор охлаждают до комнатной температуры, приливают 100 см3 дистиллированной воды и титруют избыток дихромата калия 0.25н раствором соли Мора в присутствии 10-15 капель N-фенилантраниловой кислоты или 3-4 капель ферроина. Изменение окраски в первом случае от красной до изумрудно-зеленой, во втором - от голубовато-зеленой до красновато-голубой. Параллельно проводят контрольный опыт без сточный воды. ХПК выражают в миллиграммах кислорода в 1 дм3 воды (мг О/л).

ХПК

,

(5)

где V1 и V2 - объемы 0.25н раствора соли Мора, израсходованные на титрование в контрольном опыте и пробы сточной воды, мл;

k - поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора соли Мора к точно 0.25н; 0.25 - концентрация раствора соли Мора; 8 - эквивалент кислорода; V - объем сточной воды, взятой на определение, см3 Приложение 3 Определение концентрации красителей Необходимые реактивы и оборудование

1. Фотоколориметр. 2. Мерные колбы. 3. Типовые красители. 4. Дистиллированная вода. 5. Пипетки. Выполнение работы Предварительно из типового образца красителя готовят исходный раствор, а затем из него приготавливают ряд растворов с известными последовательно уменьшающимися концентрациями, соответствующими возможным концентрациям этого красителя в испытуемом растворе. Измеряют оптическую плотность полученных растворов и строят калибровочную кривую, откладывая на оси ординат оптическую плотность, а на оси абсцисс соответствующие концентрации типового красителя в г/л. При тех же условиях, т.е. с тем же светофильтром и в кюветах такого же размера измеряют оптическую плотность испытуемого раствора и по калибровочной кривой находят его концентрацию. Концентрация испытуемого красителя, % по отношению к типовому образцу:

X=

С *100 , Н

(6)

где С - концентрация красителя, найденная по калибровочной кривой, г/дм3; Н - навеска испытуемого красителя, содержащаяся в литре испытуемого раствора, г. Приложение 4 Определение содержания формальдегида Необходимые реактивы и оборудование

1. Коническая колба емкостью 250 см3. 2. Пипетка на 20 см3. 3. Часовое стекло. 4. Секундомер. 5. 0,1 н р-р йода. 6. 0,1 н р-р едкого калия или натрия. 7. 0,1 н р-р соляной кислоты. 8. 0,1 н р-р тиосульфата натрия. 9. 1%-ный р-р крахмала. Выполнение работы

10 см3 исследуемой жидкости помещают в коническую колбу емкостью 200-300 см3, приливают пипеткой 20 см3 0.1 н раствора йода и 10 см3 0.1 н раствора едкого калия или натрия. Колбу закрывают часовым стеклом и на 10 мин оставляют в темном месте. Затем добавляют 12 см3 0.1 н раствора соляной кислоты и избыток йода оттитровывают 0.1 н раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала.

Реакция протекает по схеме: HCOH + J2 + 3NaOH = HCOONa + NaJ + 2H2O J2 + 2Na2S2O3 = 2NaJ + Na2S4O6 Содержание формальдегида Х, г/дм3, вычисляют по формуле: X =

( a * k 1 − b * k 2 ) * 0.0015 * 1000 10

,

(7)

где а - количество взятого 0.1 н раствора йода, см3; k1 - поправка к титру раствора йода; b - количество раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование, см3; k2 - поправка к титру раствора тиосульфата натрия; 0,0015 - количество формальдегида, соответствующее 1 см3 0,1 н р-ра тиосульфата натрия, г. Рекомендуемая литература 1. Родионов А.И. и др. Техника и защита окружающей среды / Родионов А.И., Клушин И.Н., Торошечников Н.С. - М.: Химия, 1989. - 512 с. 2. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. - М.: Химия, 1984. - 448 с. 3. Головтеева А.А. и др. Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха /Головтеева А.А., Куциди Д.А., Санкин Л.Б. - М.: Легпромиздат, 1987.- 312 с. 4. Ласков Ю.М. и др. Очистка сточных вод предприятий кожевенной и меховой промышленности / Ласков Ю.М., Федоровская Т.Г., Жмаков Г.Н. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.- 166с. 5. Справочник кожевника (отделка, контроль производства) / Баблоян В.П., Балберова Н.А., Еремина И. А. и

др.- М.: Легкая промышленность и бытовое обслуживание, 1987.- 256 с. 6. Жмаков Г.Н., Ласков Ю.М. Обесцвечивание красильных сточных вод меховых фабрик // КОП.- 1975.- №3.С.25-27 7. Жаков Ю.А. ПДК урзола и хинона в воде водоема. Сб. «Санитарная охрана водоемов от загрязнений промышленными сточными водами». Вып.4. Под. Ред. Черкинского С.Н. - М.: Медгиз, 1968. 8. Островка В.И. и др. Коагуляция очистки сточных вод производства красителей для кожи /Островка В.И., Ливне В.А., Болдырева Н.В.// Химия и технология воды. 1989.- т.11.- №2.- С. 185-187. 9. Кинетика обесцвечивания водных растворов азокрасителей озоном / Кертнер Б.К., Кожанов В.А., Сидько Р.Л. и др.//' Химия и технология воды. - 1986.- т.8.- №4.- С. 42-48.