Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
В силу своих технологических преимуществ пероксид водорода получил широкое распространение в зарубежной практике очистки промышленных сточных вод. В настоящее время он применяется для
363
очистки многих видов сточных вод различных отраслей промышленности, в том числе таких крупнотоннажных, как горнодобывающая, машиностроительная, химическая, целлюлозно-бумажная, легкая и др.
Широкому применению Н202 в технологии очистки промышленных сточных вод в нашей стране препятствуют сравнительно высокая его стоимость и дефицитность.
Пероксид водорода может эффективно использоваться для очистки сточных вод как от неорганических, так и органических соединений (A.A. Селюков, А.Й. Тринько, 1988).
Наиболее эффективно под действием Н202 окисляются соединения серы, в частности сероводород и растворимые сульфиды, являющиеся распространенными загрязнителями бытовых и промышленных вод.
Сероводород является побочным продуктом многих промышленных процессов, таких, как производство целлюлозы, переработка нефти, дубление кожи, коксование угля и т.д. Кроме того, сероводород образуется в бытовых сточных водах при возникновении анаэробных условий. При ограничении доступа воздуха к сточным водам свободный кислород быстро расходуется микроорганизмами, которые далее извлекают кислород из растворенных солей. Первыми разрушаются нитриты, затем нитраты и сульфаты. Этот процесс приводит к образованию аммиака и сероводорода.
При значениях pH, близких к нейтральным (< 8), что обычно
встречается в бытовых сточных водах, сероводород в течение 15—60 мин окисляется пероксидом водорода до элементарной серы:
H2S + Н202 —> 2Н20 + S (10)
В щелочной среде сульфиды окисляются до серной кислоты:
S2" + 4Н202 SO?" + 4Н20 (И)
По отношению к сероводороду и сульфидам пероксид водорода является селективным окислителем. Эта селективность обусловлена относительно быстрым протеканием реакции окисления соединений серы и химической инертностью пероксида водорода по отношению к аммонийным и другим органическим соединениям, обычно встречающимся в сточных водах. Это выгодно отличает Н202 от других окислителей.
С помощью Н202 могут быть легко окислены различные меркаптаны (RSH), сульфиты (SOff), тиосульфата (S20i~), диалкилсульфиды (RSR) и диалкилдисульфиды (RSSR), присутствующие обычно в сточных водах производства целлюлозы, нефтеочистки и др.: 364
RSH + 3H202 + ОН" —> RSO3 + 4И20 (12)
SOi" + Н202 —> SOT + Н20 (13)
S2Ol" + 4Н202 +' 20Н- —+ 2S0f + 5Н20 (14)
RSR + Н202 —* R2SO + Н20 (15)
RSSR + 5Н202 + 20Н- —> 2RSO3 + 6НяО (16)
Кроме того, пероксид водорода эффективно окисляет полисульфиды
(S4*), использующиеся в качестве наполнителей, связующих добавок и в качестве инсектицидов:
St + 13Н202 + 60Н- —> 4S0f + 16Н20 (17)
а также дитиониты (S2O4"), применяемые в текстильных процессах крашения и при отбелке целлюлозы, соли, сахара и др. В щелочной
среде при 20°С окисление S204~ до сульфата протекает за 20 мин по реакции
S2OT + ЗН202 + 20Н- —> 2SOf + 4Н20 (18)
В кислом растворе возможно образование дитионатов (БгОе")
2S2O4" + ЮН202 + 8Н+ —> 2SOf + S2Ol" + 14Н20 (19)
которые устойчивы к окислению, но при нагревании в щелочном растворе разлагаются на смесь сульфитов и сульфатов:
S20|" + 20Н- —•> SOl" + SOi" (20)
Кроме того, пероксид водорода используется для очистки воды от цианидов, нитритов, нитрилов и ряда других соединений азота. Наиболее широкое применение находит Н202 для разрушения цианидов в сточных водах металлурги^ - гальванических производств и химической Промышленности:
CN- + Н202 —> CNO" 4- Н20 (21)
Реакция протекает при рЫ 9—10, ускоряется при повышении температуры (до 50°С) и в присутствии ионов меди (5—10 мг/л), а также бромид-ионов в качестве катализаторов.
Эффективность очистки сточных вод, содержащих цианиды, может быть значительно повышена путем обработки их пероксидом водорода в присутствии озона (1:1), при использовании Н202 в сочетании с
365
формальдегидом, а также в присутствии элементарной серы или соединений, способных реагировать с пероксидом с образованием серы. Окисление цианидов пероксидом водорода значительно ускоряется при одновременном воздействии УФ-излучения при рН 9—12.
Органические цианиды (нитрилы) и циацгидрины, характерные для сточных вод производств акрилонитрила, метилметакрилата и ацетонитрила, также эффективно окисляются пероксидом водорода:
ИСК + 2Н202 ШЭШ2 + 02 + Н20 (22)
ИСН(ОН)СМ + 2Н202 —¦ КСН(ОН)СОМН2 + 02+ Н20 (23) 11СН(ОН)СОШ2 —* НСООН + Ш3 (24)
Реакции протекают быстро в щелочной среде при повышенной температуре.
Преимуществом обработки сточных вод, содержащих цианиды, пероксидом водорода над широко используемыми для этой цели производными хлора является эффективное окисление при относительно' низких значениях рН и возможность обработки высоких концентраций без опасности выделения таких токсичных соединений, как хлорциан. Возможность обработки при более низких значениях рН важна при очистке больших количеств низкоконцентрированных сточных вод, где основные затраты приходятся на реагенты для регулирования рН.
