C02F1 / 74 - Tratarea apei industriale și menajere a apelor reziduale sau nămolul de epurare (separare în B01D general; dispozitive speciale pentru vasele de tratare a apei, a apelor reziduale industriale și menajere, de exemplu pentru băut B63J apă, adăugarea agenților de apă pentru a preveni coroziunea C23F ; lichide de procesare contaminate cu substanțe radioactive G21F 9/04)
B82B3 / 00 - Fabricarea sau prelucrarea nanostructurilor
Proprietarii brevetului RU 2548093:
Instituția Educațională a Bugetului Federal de Stat pentru Educație Profesională Superioară "Universitatea de Stat Voronezh" (RU)
Invenția se referă la metode de îndepărtare a formaldehidei prin oxidare catalitică cu oxigen și pot fi utilizate pentru tratarea apelor uzate în industria petrochimică, medicală, chimică și farmaceutică. Metoda de îndepărtare a formaldehidei din soluții apoase la temperatura camerei și presiunea atmosferică implică aducerea formaldehidei în contact cu catalizatorul și oxidarea acestuia cu oxigen. Catalizatorul este un material nanocompozit de argint, un schimbător anionic de înaltă bază în formă de OH. Oxidarea se efectuează timp de 0,5-5 ore. Invenția permite eliminarea de până la 60-80% din concentrația inițială a soluției apoase de formaldehidă la T = 20-25 ° C și presiune atmosferică, un mod simplu și economic. 3 pr.
Invenția se referă la metode de tratare a apei prin oxidare catalitică cu oxigen pentru îndepărtarea formaldehidei și pot fi utilizate pentru tratarea apelor uzate în industria petrochimică, medicală, chimică, farmaceutică și alimentară.
Se știe că metoda cea mai eficientă este oxidarea catalitică. Oxidarea metanalului la acidul formic conduce la catalizatori heterogeni V2O5 / TiO2 la o temperatură de 100-140 ° C. [Popova G.Ya. Chesalov Yu.A. Andrushkevich Т.V. Oxidarea selectivă heterogenă a formaldehidei pe catalizatorii de oxid. III. Fourier-IR-spectroscopic studiu in situ a compușilor de formaldehidă de suprafață pe un catalizator V-Ti-O. Efectul oxigenului / cineticei și catalizei. 200. Т.41, №4. S.601-607]. Se arată că prezența oxigenului în amestecul de reacție mărește randamentul produsului de oxidare parțială - acid formic.
Ea posedă o excelentă capacitate catalitică de catalizator Au / CeO2, în care o structură extrem de poroasă [iunie Zhang, Ying Jin, Changyan Li, Yuenian Shen, Li Han, Zhongxue Hu, XiaoWei Di, Zhiliang Liu. Crearea catalizatorilor Au / CeO2 macroporoase comandat tridimensional marimea porilor controlate și performanța lor catalitică îmbunătățită pentru oxidarea formaldehidă / Journal of Physics D: Fizică Aplicată. Vol.39. N.16]. Gradul de oxidare a metanalului utilizând acest catalizator a fost de 100% la o temperatură de 75 ° C
In AU 552309 (IPC C02F 1/72, 30.03.1977) formaldehidă de tratare a apelor reziduale sunt tratate cu peroxid de hidrogen, a adăugat la scurgerea în prezența grafitului platinat, regenerarea catalizatorului se realizează catodic și capacitatea de polarizare anodică într-o soluție de 0,1N. H2 SO4 timp de 20-30 minute o dată pe săptămână. Gradul de purificare ajunge la 96-98%. Cantitatea de alimentare cu peroxid de hidrogen trebuie să fie strict echivalentă cu cantitatea de formaldehidă în soluție apoasă.
Astfel, îndepărtarea formaldehidei din soluții apoase la T = 20-25 ° C și presiunea atmosferică prin metode cunoscute anterior este posibilă numai în prezența unor metale nobile scumpe. Și pentru a obține un grad ridicat de oxidare, se folosesc catalizatori de oxid care funcționează la temperaturi ridicate.
Obiectivul acestei invenții este acela de a oferi o metodă simplă și ieftină de îndepărtare a aldehidelor alifatice elementare (formaldehidă) din soluții apoase, care permite de a atinge gradul maxim de oxidare în condiții blânde (temperatura camerei și presiune normală) folosind metoda de oxidare catalitică cu oxigen.
Rezultatul tehnic al invenției este acela de a elimina 60-80% din concentrația inițială de formaldehidă în soluție apoasă la T = 20-25 ° C și presiunea atmosferică în proces prin mod simplu și economic.
Rezultatul tehnic se realizează printr-o metodă pentru îndepărtarea formaldehidei din soluții apoase în condiții blânde prin aducerea în contact cu catalizatorul este utilizat drept catalizator un material nanocompozit argint - schimb anionic și oxidarea se realizează sub agitare flux constant de oxigen.
Regenerarea catalizatorului se realizează prin trecerea prin el a unei soluții alcaline concentrate slab concentrată cu oxigen.
Avantajul acestei metode este extragerea simplă a catalizatorului din mediul de reacție și utilizarea ulterioară a acestuia, fără pierderea capacității catalitice.
Produsele de oxidare parțială a aldehidelor (acizi carboxilici) pot fi îndepărtate prin sorbție cu grupuri fixe încărcate ale matricei polimerice.
Exemplul 1. în metoda de eliminare a formaldehidei din soluții apoase de oxidare catalitică este efectuată aducerea în contact a catalizatorului cu soluție de formaldehidă (1:10), în condiții statice cu flux constant de oxigen agitare.
Pentru a regenera forma hidroxil ion a catalizatorului prin stratul de compozit trece în condiții dinamice de 0,005 M o soluție pe bază de 100 ml de soluție alcalină per 1 cm3 de apă compozit, mai distilat pentru spălare alcalină. Pentru adsorbția preliminară a oxigenului pe suprafața particulelor de argint, compozitul este tratat cu oxigen.
Drept rezultat, o oxidare catalitică de 30 de minute de concentrare formaldehidă în soluție este redusă de la 0,6 mmol / l până la 0,4 mmol / l (33%), după două ore a redus la 0,23 mmol / l (62%) și, după cinci ore până la 0,14 mmol / l (77%). repetări multiple ale acestei operații (6-48 ori) cu aceeași probă de catalizator nu conduce la pierderea activității sale catalitice. Datorită produsului interacțiunii oxidare incompletă formaldehidă - acid formic - cu hidroxil ioni are loc matrice de catalizator, în primul rând, acid de neutralizare, și în al doilea rând, formiat compozit anionic sorbtie datorită prezenței unor concentrații mari de centre de sarcină pozitivă fixe în matrice. Astfel, chiar și atunci când oxidarea parțială a soluției de formaldehidă pH nu se schimbă.
Exemplul 2. catalizator de oxidare catalitică și sinteza nanocompozitelor de argint - schimbător de anioni se efectuează în conformitate cu exemplul 1. Agentul de reducere în acest caz este o soluție alcalină de borohidrură de sodiu. nanocompozit Sintetizat caracterizat prin mărimea agregatelor de nanoparticule de metal de 60 nm și o capacitate de argint 0,2 mg · eq / cm 3. O metodă de pretratare a catalizatorului și regenerare este descris în exemplul 1.
Ca urmare a oxidării catalitice de 30 de minute, concentrația de formaldehidă din soluție scade de la 0,6 mmol / l la 0,2 mmol / l (66,7%). Este important ca, în prezența acestui catalizator, să se obțină același grad de îndepărtare a metanolului ca rezultat al oxidării timp de 30 de minute, ca în exemplul anterior după 2 ore.
Exemplul 3. catalizator de oxidare catalitică și sinteza nanocompozitelor de argint - schimbător de anioni se efectuează în conformitate cu exemplul 1. Așa cum aminoanionoobmennoy ia polimer poros matrice AV 17-2P, capacitatea de schimb ionic este de 2,5 mg · eq / cm 3. nanocompozit sintetizat caracterizat prin mărimea agregatelor de nanoparticule de metal 30-60 nm și o capacitate de 1,34 mg argint · eq / cm 3. o metodă de pretratare a catalizatorului și de regenerare este descris în exemplul 1.
Ca rezultat, oxidarea catalitică 30 minute de concentrare formaldehidă în soluție este redusă de la 0,6 mmol / l până la 0,3 mmol / l (50%), după două ore a redus la 0,25 mmol / l (58%), iar după cinci ore până la 0,15 mmol / l (75%).
Un procedeu pentru îndepărtarea formaldehidei din soluții apoase, la temperatura camerei și presiunea atmosferică, ca rezultat al oxidării cu oxigen, prin aducerea în contact cu un catalizator, caracterizat prin aceea că, drept catalizator se folosește materialul nanocompozit de argint - un schimbător de anioni puternic bazic în OH - forma a, iar reacția se efectuează într-un 0,5- 5 ore