Более подробное описание катализаторов для окисления СЩС кислородом воздуха.
Предшествующее поколение катализаторов, применявшихся в процессе окисления сернистых соединений в жидких средах, представляло собой, как правило, гомогенные соединения, в состав которых входили высокотоксичные вещества, включающие мышьяк, хиноны, ионы тяжелых металлов, которые вызывали в свою очередь вторичное загрязнение очищаемой среды.
В настоящее наиболее перспективными для очистки сернисто-щелочных сточных вод специалисты считают гетерогенные катализаторы, в которых активной основой являются металлоорганические комплексы переменной валентности, а в качестве носителя выступает полиэтилен. Подобные катализаторы разрабатывают, в частности, в НПО «Катализ».
Синтез осуществляется путем иммобилизации металлоорганических комплексов переходных металлов, обратимо связывающих молекулярный кислород на поверхности полимера – полиэтилена, полипропилена, – которые регулируют силу поля лигандов и окислительно-восстановительный потенциал поверхности катализатора. При этом происходит закрепление на жесткой непористой поверхности полимера комплексов металлов переменной валентности, особенно первого переходного в низких степенях окисления – Mn (II), Fe (II), Co (II), Ni (II), Cu (II), которые способны в водных растворах проводить активацию координированного молекулярного кислорода, поставлять в реакционную среду супероксид-ионы – О2 - и О2- или пероксид-ионы О22- и обеспечивать тем самым окисление субстратов в кинетически выгодных условиях.
Важнейшей стадией окисления Н2S и RSH является образование тройных комплексов [Kt… анионная форма субстрата (Аn-) ...O2], в которых происходит взаимная активация кислорода и субстрата по отношению друг к другу. Участие ионов металлов переменной валентности в координационной сфере катализатора делает возможным реализовать запрещенный по синтезу процесс прямого взаимодействия триплетного кислорода с молекулой субстрата, находящейся в основном в синглетном состоянии. Наблюдается реализация прямого двухэлектронного восстановления кислорода. Активность каталитической системы [Men+ ...Аn- ...О2] настолько велика, что кислород в этом случае выступает в качестве одного из самых активных окислителей.
Катализаторы на полимерном носителе отличаются хорошими техническими характеристиками: высокой каталитической активностью в широком интервале концентраций сернистых соединений при температуре процесса 60-90º С, механической прочностью, химической и гидролитической стойкостью, устойчивостью к каталитическим ядам, стабильность работы в течение 2-5 лет.
Полимерный катализатор имеет форму гранул неправильной формы размером 15-20 мм и размещается в колонне окисления секционно, выполняя, таким образом, роль насадки, способствующей интенсификации массообменного процесса. Каждая секция заполняется катализатором на 75% объема, что необходимо для свободного движения катализатора внутри секции в процессе работы. Процесс осуществляется в условиях «кипения» катализатора.
Для монтажа реактора окисления может быть использовано имеющееся резервное колонно-емкостное оборудование достаточной вместимости. которое удовлетворяет условиям ведения процесса. В результате эксплуатации промышленной установки не происходит увеличения скорости коррозии колонного оборудования ни в целом, ни в местах контакта металлических конструкций с катализатором.
Эффективность процесса по сероводороду составляет не менее 99-100%, по меркаптанам – 95-99%. При совместном присутствии сульфидов и меркаптанов снижения скорости окисления не наблюдается. Окисление проходит до нетоксичных сернистых соединений – тиосульфатов и сульфатов. Меркаптаны окисляются до сульфоксида и сульфоновых кислот. Отдувка сероводорода и меркаптанов отходящим воздухом при рН менее 9 составляет не более 0,5%, при рН более 9 – практически отсутствует.
Литература.
1. «Нормирование содержания вредных веществ в водных объектах и поступающих в них сточных водах», методическое пособие, РГУ, кафедра пром. безопасности, Л.В. Столярова 1999
2. «Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод и обработка осадков» Афанасьева А.Ф. , Сирота М.Н., Савельева Л.С. , Эпов А.Н. 1997 изд. «Изограф»
3. «Сточные воды НПЗ и нефтепромыслов» под ред. Ю.Д. Лебедева, Т.Е. Нагибиной, И.Л. Монгайт, выпуск V, 1960 гос. изд. мед. лит.
4. «Экология нг комплекса» учебное пособие в 2 томах, Бухгалтер Э.Б., Мкртычан В.Р., Том 1 ; изд. «нефть и газ» 2003
5. «Технологии очистки сточных вод» РГУ, пособие, 1997, Е.А. Мазлова
6. «Канализация», V издание, С.В. Яковлев, Я. А Карелин, А. И. Жуков, С. К. Колобанов, Стройиздат; 1975, раздел: химическая очистка производственных сточных вод.
7. Орлов В.А. «Озонирование воды» Стройиздат, 1984
Фото и схемы: сайты компаний и предприятий по очистке сточных вод:
· www.envirochemie.ru/Neitralizacija-stochnykh-vod.185.0.html
enviro-chemie.ru/envochem/nom.htm
нейтрализация сточных вод, описание принципа работы установки, фото.
· http://www.vkk-pumps.ru/rbsv.htm - схема блока по нейтрализации.
· http://www.linde-gas.ru/international/web/lg/ru/like35lgru.nsf/docbyalias/ind_neutralisation - нейтрализация с помощью СО2 .
· http://www.water.ru/catalog/el-di_faq.shtml - схема процесса элетродиализа.
Журналы, статьи (в чит. зале):
· Экология и промышленность России 2008, выпуск за ноябрь(№11) стр. 4-6 (очистка реагентным методом) ; также за этот год выпуски №7,2,6,1
· Экология и промышленность России 2010 №2,4,7
· Экология производства 2010 № 6,4,5,1 ; 2009 №4; 2008 №5,1
· Инженерная экология 2010 №3 /гидроэкология
· Технологии нефти и газа 2010 №2
· Вода и экология 2008 №1,2 2009 № 1,4
· Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе 2009 №1 2008 №2,8
· Нефтегазовые технологии 2008 №11
· Безопасность жизнедеятельности 2008 № 10,9,11 2009 №7