початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2286949

СПОСІБ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПІДВОДНОГО РОЗКЛАДАННЯ ОРГАНІЧНОГО ВМІСТУ електропровідність ВОДНИХ РОЗЧИНІВ ВІДХОДІВ

Ім'я винахідника: ШРЕММЕР Іштван (HU); Тілько Петер (HU)
Ім'я патентовласника: Г.І.Ц. КФТ (HU)
Адреса для листування: 129010, Москва, вул. Б.Спасская, 25, стор.3, ТОВ "Юридична фірма Городиський і Партнери", пат.пов. Г.Б. Єгорової, рег.№ 513
Дата початку дії патенту: 2002.07.16

Винахід відноситься до розкладання органічної вмісту водних розчинів відходів. Спосіб включає занурення електродів в розчин, створення і підтримання електродугового розряду між електродами і електропровідним розчином. Дугового розряд створюється електричним струмом з щільністю струму щонайменше 0,5 А / см ^2, при напрузі щонайменше 70 В і симетричним змінним струмом частотою щонайменше 10 Гц, за допомогою чого здійснюють розкладання органічної вмісту розчину на воду, двоокис вуглецю і азот. Під час процесу підтримують оптимальні значення рН і / або електропровідності розчину. Пристрій містить живильну ємність для вихідних матеріалів, щонайменше один контур розкладання і ємність-сховище. Технічний ефект - підвищення економічності і екологічності способу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до способу і пристрою для підводного розкладання органічної вмісту електропровідних водних розчинів відходів. Спосіб і пристрій можуть бути використані для розкладання різних органічних матеріалів, що містяться в електропровідних розчинах відходів, наприклад для розкладання етилендіамінтетраоцтової кислоти (EDTA) або комплексу залізо-EDTA (Fe-EDTA). Спосіб і пристрій можуть бути використані для розкладання органічної вмісту розчинів радіоактивних відходів, наприклад для обробки радіоактивних відходів, вироблених під час дезактивації парогенератора другого контуру, в ядерних електростанціях.

Обробка розчинів відходів, що містять органічні матеріали, зокрема обробка розчинів радіоактивних відходів, є проблемою для захисту навколишнього середовища. Усунення вмісту EDTA і Fe-EDTA з розчину відходів є особливо складним. Обробка відходів як з використанням відомих систем, так і за допомогою недавно введених нових способів серйозно ускладнюється вмістом EDTA в рідких радіоактивних відходах, до того ж EDTA серйозно погіршує стабільність радіоактивних відходів, вже кондиціонованих для кінцевого захоронення. Шляхом розкладання EDTA в розчині обсяг розчину відходів може бути значно зменшений, що помітно знижує вартість подальшої обробки і зберігання.

Нерадіоактивні розчини, які містять EDTA, і вимагають спеціальної обробки перед їх випуском в навколишнє середовище. Це робить зберігання розчинів відходів дорогим, і в той же час являє собою велике навантаження на навколишнє середовище.

Для зниження вмісту органічних речовин у водних розчинах відходів відомі різні рішення.

Відомі способи обробки включають перетворення розчинів відходів в твердий матеріал шляхом термічної сушки, як розкрито, наприклад, в патенті Німеччини DE 1639299. Недолік цього способу полягає в дуже високій вартості, пов'язаної з великою кількістю енергії, необхідним для випаровування води, що міститься в розчині. Зберігання матеріалу, отриманого за допомогою цього способу, сприятливого для навколишнього середовища, є дорогим і включає додаткові складності.

Інший відомий спосіб являє собою розкладання органічного матеріалу з використанням озону. Відповідно до патенту США 4761208 спосіб включає введення перекису водню в розчин відходів, що містить органічні матеріали. Однак ефективність цього способу є дуже низькою, оскільки залишкові органічні радикали не можуть бути отримані у вільній формі. Навіть тоді, коли ефективність озонового розкладання поліпшується за допомогою каталізатора, розкладання є неповним. Додатковий недолік способу полягає в тому, що його важко контролювати.

Ще одне рішення для зниження вмісту органічних речовин у водних розчинах є біологічне розкладання. Однак при використанні цього способу вміст EDTA в розчині не може бути видалено і, на додаток до цього, не може бути знижена бактерицидность розчину.

У патенті США 5630915 розкрито спосіб і пристрій для дезактивації води. Відповідно до цього способом між електродами, частково зануреними в рідину, створюється електричний дуговий розряд. Для інтенсифікації окислення до розчину відходів додають перекис водню в ємності для попередньої обробки. Електроди приєднують до конденсатору, який заряджається при протіканні змінного струму частотою 60 Гц. Таким чином, між анодом і катодом в формі голок створюється імпульсний електричний дуговий розряд. Через конічної форми електродів реакція проходить уздовж дуже малої поверхні розділу, при цьому катод швидко втрачає свою масу. Крім того, через імпульсної природи електричних дугових розрядів спосіб має малу продуктивність. З цієї причини він може економічно застосовуватися тільки для обробки невеликих кількостей розчинів відходів або тільки для зниження рівня забруднення до менших значень.

У публікації WO 99/01382 розкриті спосіб і пристрій для обробки проточної забрудненої води. Відповідно до цього способом для обробки води використовується електрохімічна реакція, а більш конкретно електроліз. Пристрій містить велектролітичні осередок, що містить вхідний і вихідний трубопроводи, джерело струму, мікропроцесорний вузол контролю, засоби регулювання і подає насос. Засоби регулювання з'єднані з подають насосами, які працюють за сигналами від сенсорів, безперервно вимірюють pH і електропровідність води, яка піддається обробці. Електроди занурені у флюїд в електролітичної осередку, при цьому електроди підключені до джерела постійного струму напругою 25 В. Щільність застосовуваного струму становить 67 А / м ^2. До недоліків цього способу можна віднести неможливість розкладання всіх типів органічного матеріалу.

Завданням цього винаходу є створення способу та пристрою для підводного розкладання органічної вмісту електропровідних водних розчинів відходів, які здатні до зменшення або, за певних умов, до видалення органічного вмісту з водних розчинів відходів, який є економічним і сприятливим для навколишнього середовища одночасно.

Згідно винаходу плазма, створювана уздовж поверхні електродів шляхом розвитку електричного дугового розряду між електродами і розчином, буде здійснювати термічне розкладання органічних матеріалів, а вільні радикали, вироблені плазмою, будуть окисляти органічні матеріали, що знаходяться в розчині. Розкладання органічних матеріалів може бути посилена шляхом введення окисного матеріалу в область електрода.

Іншим завданням даного винаходу є створення способу для підводного розкладання органічної вмісту водних розчинів відходів, який включає вимір і, якщо це необхідно, встановлення pH і / або електропровідності розчину, підтримання оптимального pH і / або електропровідності під час процесу і додатково часткове або повне розкладання органічних матеріалів в розчині. Спосіб відповідно до даного винаходу відрізняється зануренням електродів в розчин отриманням і підтриманням електричного дугового розряду між розчином і електродами, зануреними в розчин, шляхом застосування електричного струму з щільністю струму щонайменше 0,5 А / см ^2, при напрузі щонайменше 70 В шляхом додатки симетричного змінного струму, що має частоту щонайменше 10 Гц, і потім розкладанням органічного вмісту розчину на воду, двоокис вуглецю і азот. Відповідно до кращим варіантом здійснення способу pH і / або електропровідність розчину відходів встановлюється за допомогою розчину для попередньої обробки. Відповідно до кращим варіантом втілення способу для встановлення pH розчину відходів в якості розчину для попередньої обробки додають гідроксид натрію. Відповідно ще з одним варіантом втілення pH розчину відходів, що містить EDTA, встановлюється при значенні, що знаходиться в межах від 8 до 13. Кращим є і варіант, відповідно до якого в якості розчину для попередньої обробки, що використовується для встановлення pH розчину відходів, додається фосфорна кислота. Переважно в якості розчину для попередньої обробки для регулювання електропровідності розчину відходів додавати сульфат натрію. Переважно і в якості розчину для попередньої обробки, для встановлення pH і електропровідності розчину відходів додавати нітрат натрію. Для збільшення ефективності розкладання органічної вмісту корисно додавати до розчину окислювача перекис водню. Як окислювач корисно використовувати пероксідісульфат амонію або нітрат натрію.

Ще одним завданням цього винаходу є створення пристрою для підводного розкладання органічної вмісту електропровідних водних розчинів відходів. Пристрій містить живильну ємність для вихідних матеріалів, щонайменше один контур розкладання і ємність-сховище. Пристрій відповідно до даного винаходу містить контур розкладання, що працює в завантажувальному режимі, що містить завантажувальний реактор для подальшого розкладання, буферну ємність і циркуляційний насос, при цьому живить ємність для вихідних матеріалів і ємність-сховище з'єднані з контуром розкладання, які працюють в завантажувальному режимі, через що подає насос . Контур розкладання, що працює в завантажувальному режимі, з'єднаний з ємністю розчину для попередньої обробки через регулювальний вузол і подає насос, при цьому зрошувальний конденсатор приєднаний до завантажувального реактору для подальшого розкладання. Зрошувальний конденсатор конденсує і, щонайменше, частково повертає пари, вироблені в ньому, в завантажувальний реактор. Електроди занурюються в розчин відходів, що знаходяться в реакторі для подальшого розкладання, що працює в завантажувальному режимі. Зазначені електроди приєднані до джерела струму, що подає електричний струм, з щільністю струму щонайменше 0,5 А / см ^2, при напрузі щонайменше 70 В, який здатний формувати і підтримувати електричний дуговий розряд між розчином відходів і зануреними електродами. Від джерела струму подається симетричний змінний струм частотою щонайменше 10 Гц. Відповідно до кращим варіантом втілення пристрою ємність з окислювачем приєднується до контуру розкладання, що працює в завантажувальному режимі, через живильник і подає насос.

Згідно з переважним варіантом втілення пристрій містить додатковий проточний контур безперервного розкладання, який включає в себе головний реактор розкладання, буферну ємність і циркуляційний насос, причому проточний контур безперервного розкладання розташований між контуром розкладання, які працюють в завантажувальному режимі, і ємністю для вихідних матеріалів, так що проточний контур безперервного розкладання приєднаний до ємності розчину для попередньої обробки через регулювальний вузол. При цьому зрошувальний конденсатор приєднано до головного реактору розкладання, де вказаний зрошувальний конденсатор конденсує і, щонайменше, частково повертає пари, вироблені в ньому, в головний реактор розкладання. Електроди занурюються в розчин відходів в зазначеному головному реакторі розкладання, при цьому електроди приєднані до джерела струму, що подає електричний струм з густиною струму щонайменше 0,5 А / см ^2, при напрузі щонайменше 70 В, який формує і підтримує електричний дугового розряд в розчині відходів, між розчином і зануреними електродами. Джерело струму формує симетричний змінний струм, переважно має частоту щонайменше 10 Гц. Переважно ємність з окислювачем приєднана до проточного контуру безперервного розкладання через живильник і подає насос.

Відповідно до іншого кращим варіантом втілення контур розкладання, що працює в завантажувальному режимі, і проточний контур безперервного розкладання містять фільтри, вбудовані в них. При цьому електроди з'єднані з джерелом струму, що подає однофазний змінний струм. Можливий варіант, коли електроди приєднані до джерела струму, що подає трифазний змінний струм.

ОПИС ПРЕДПОСТІТЕЛЬНИХ ВАРІАНТІВ ВИКОНАННЯ ВИНАХОДИ

Спосіб відповідно до даного винаходу заснований на руйнуванні органічних матеріалів в електропровідних розчинах відходів за допомогою електричного дугового розряду, створюваного між зануреними електродами і розчином. Параметри процесу оптимізують експериментально. Здійснюють експерименти з розкладання органічної вмісту водного розчину відходів, що містить EDTA, радіоактивного водного розчину відходів, і що містить EDTA, і по руйнуванню вмісту розчину відходів "citrox". Були досліджені:

• властивості електродів: матеріал, поверхня, геометрія поперечного перерізу, відстань між електродами;
• властивості розчину відходів: початкове значення pH, вплив зміни pH на швидкість розкладання EDTA;
• інші властивості: вплив параметрів джерела струму на процес.

Експерименти здійснюють в охолоджуваному скляній посудині, при цьому розчин відходів має наступний склад:

При виборі відповідного металу для електродів бралися до уваги наступні вимоги: прийнятна швидкість розкладання органічних речовин в розчині відходів, відносно малі втрати матеріалу електрода в електричному дугового розряду, а й те, щоб видалення металу, отриманого з розчину, з розчиняються електродів, було досить легким . В ході експериментів були досліджені електроди, виготовлені з вольфраму, міді, титану, нікелю, нержавіючої сталі і нелегованого відпаленого заліза. експерименти здійснювалися з використанням електродів з внутрішнім водяним охолодженням і без охолодження. Ефект охолодження не помічається, коли прикладається однофазний змінний струм, але, коли використовується трифазний змінний струм, охолодження запобігає перегріванню електродів.

Відповідно до експериментами було доведено, що електроди з W мають найвищу швидкість розчинення, електроди з Cu мають середню швидкість розчинення і здатність до розкладання EDTA, але осадження міді з розчину після того, як розкладання завершується, є складним. Електроди з Ni демонструють найкращі результати як по швидкості розчинення, так і за здатністю до розкладання EDTA, але подібно міді нікель можна видалити з розчину тільки шляхом додавання додаткового речовини. Електроди з Ti розчиняються так само повільно, як і Ni, але мають значно нижчу здатність до розкладання EDTA. Значення, виміряні для нержавіючої сталі і для нелегованого відпаленого заліза, є практично однаковими. У порівнянні з іншими електродами вони мають задовільну здатність до розкладання EDTA, при цьому швидкість розчинення електрода залишається досить низькою. Як чіткого переваги електродів з нелегованого відпаленого заліза помічено, що залізо, яке розчиняється під час процедури, може бути осаждено допомогою подщелачивания настільки легко, наскільки залізо спочатку міститься в розчині відходів. Гідроксид заліза, присутній в розчині, завдяки розкладанню комплексу заліза і розчинення електродів добре осідає і може бути легко відфільтрований. У табл.1 наведені результати по швидкості розкладання EDTA і відносної швидкості розчинення електрода (зруйновані молі EDTA / розчинені грами електрода) для кожного металу електрода.

Електроди з Fe, як показано, є найкращими як з точки зору розкладу EDTA, так і з точки зору подальшої обробки розчину відходів.

Було вивчено вплив поверхні занурених електродів як функції від ефективності розкладання EDTA. Вимірювання здійснювалися в скляній посудині з подвійними стінками об'ємом 250 см ^3, який забезпечений зворотним холодильником. В ході вимірювання два електроди з відпаленого заліза, діаметром 6 мм, на відстані один від одного 1,5 см поступово занурювали в розчин кроками по 0,5 см. Діапазон вимірювання становив 0,5-5 см. Струм, температуру і напругу запалювання дугового розряду вимірювали під час безперервної роботи. Як показують результати, струм збільшується в лінійної пропорції до площі зануреного електрода. При низьких значеннях зануреної поверхні електричний дуговий розряд розвивається тільки на кінчиках електродів, що призводить до низьких значень струму. При щільності струму меншою, ніж 0,5 А / см ^2, електричний дуговий розряд не виникає. Занурення більшої поверхні електрода в розчин не дає значного збільшення дугового розряду, але кипіння стає більш інтенсивним, що викликає більш часті переривання дугового розряду і збільшення витрати охолоджувача. Мінімальне значення запалювання, при якому починає розвиватися електричний дуговий розряд, становить 70 В.

і вивчалася дія геометрії поперечного перерізу електрода на ефективність розкладання EDTA. Були досліджені електроди з круговою і прямокутної геометрією поперечного перерізу з відстанню між ними, рівним 1,5 см. Діаметр електрода з круговим поперечним перерізом дорівнює 3 мм, 5 мм і 7 ​​мм. Результати експериментів говорять про те, що при розкладанні EDTA більш ефективними є більш тонкі, голкоподібні електроди. Це є результатом більш інтенсивного і більш стабільно підтримують електричного дугового розряду, що розвивається уздовж поверхні електродів. Вибір розміру електрода, тим не менш, визначається і та іншими факторами, такими як економічна ефективність, яка може зробити кращим вибір електродів більшого діаметра. Експерименти з електродами прямокутного поперечного перерізу дають подібні ж результати, які підтверджують, що при виборі поперечного перерізу електрода геометрія поперечного перерізу повинна мати відносно мале значення.

і проводилися вимірювання для визначення оптимальної відстані між електродами. Були досліджені наступні значення відстані: 14 мм, 20 мм, 28 мм, 40 мм і 60 мм. При збільшенні відстані між електродами струм зменшується від 7 А до 5,5 А. Крім того, при збільшенні відстані між електродами область електричного дугового розряду зменшується, при 60 мм дугового розряд формується тільки у кінчиків електродів.

Подальші експерименти проводилися з використанням оптимальних значень параметрів, встановлених вище. Потім було вивчено вплив початкового значення pH на швидкість розкладання EDTA. Початкове значення pH спочатку встановлювали рівним 9. Оскільки спостерігалося зменшення значення pH розчину під час розкладання і, одночасно з цим, зниження швидкості розкладання EDTA, то досліджували, як збільшення початкового значення pH має вплинути на швидкість реакції. Для збільшення pH розчину використовували NaOH. Результати представлені в табл.2.

Як показують результати, ефективність розкладання EDTA помітно збільшується з ростом початкового значення pH, але паралельно з цим і подвоюється і розчинення електродів з заліза. Кілька більш інформативним показником є ​​ставлення між зміною концентрації і швидкістю втрат маси електрода (Åc / Åm). Збільшення цього відношення вказує на те, що система наближається до оптимальних робочих параметрах. Максимальна ефективність розкладання EDTA досягається при pH 13, але для досягнення цього необхідно додати занадто велика кількість NaOH, і електричний дуговий розряд стає настільки інтенсивним, що процес стає важко контрольованим. Беручи до уваги ці фактори, можна припустити, що ефективність розкладання EDTA є оптимальною при початковому значенні pH, рівному 12.

Під час експериментів було визначено, що зміни pH розчину помітно впливають на ефективність розкладання EDTA. Таким чином, важливою метою подальших експериментів було дослідження того, як величина pH розчину змінюється в часі. Вимірювання показують, що як концентрація EDTA, так і pH змінюються в часі експоненціально і що ці дві криві є дуже подібними за формою. Швидкість реакції значно зростає зі збільшенням початкової концентрації EDTA і початкового значення pH. З цього можна зробити висновок, що для управління процесом економічним чином розчин повинен поступово концентруватися по відношенню до EDTA і значення pH розчину повинно поступово підвищуватися. Завдяки присутності нітратів в розчині швидкість розчинення електродів з часом не зростає.

Відповідно до даного винаходу для розкладання органічних матеріалів з водних розчинів відходів використовується і постійний струм, і змінний струм. Для отримання електричного дугового розряду на електродах експерименти здійснювалися з використанням джерел синусоидального і прямокутного імпульсного однофазного і трифазного струму. В якості моделі використовували 300 мл "citrox", який зазвичай використовується для очищення, який містив 50 г / л лимонної кислоти і 50 г / л щавлевої кислоти. Для встановлення електропровідності і pH розчину використовували 0,1 моль / л нітрату натрію. Значення pH розчину становило 1,6. Експеримент здійснювали при щільності струму, яка дорівнює 1 А / см ^2. Результати експерименту наведені в таблиці 3, яка містить значення ефективності розкладання як функції часу для постійного струму 50 Гц синусоїдальної змінного струму і 1000 Гц прямокутного імпульсного змінного струму.

Експерименти показують, що поряд з отриманням кращої ефективності розкладання використання змінного струму робить можливим формування дугового розряду, а й більш стабільною і надійною електричної дуги, ніж отримують з допомогою постійного струму.

приклад 1

Спосіб відповідно до цього винаходу був використаний для розкладання вмісту Fe-EDTA та інших органічних матеріалів з розчинів відходів, отриманих при очищенні парогенератора другого контуру в ядерних силових установках. Композиція і pH розчину були наступними:

Експерименти здійснювали в двох термостатірованних скляних судинах, що мають об'єм 220 см ³ і 1200 см ^3. Прикладена напруга становила 220 В / 50 Гц, діапазон значень струму становить 5-8 А, і діапазон температур становить 90-95 ° C. Електроди з відпаленого заліза, використовувані для експерименту, мали діаметр 7 мм при глибині занурення 2 см. Відстань між електродами становила 2 см в меншому посудині і 4 см в більшому посудині. До електродів поступово прикладали номінальну напругу з використанням тороїдального трансформатора. Зміни вмісту EDTA детектували допомогою титрування за допомогою оксихлорида цирконію. Швидкість розкладання EDTA вивчали в вихідному розчині, а й після того, як початкова концентрація розчину потроюється, і в вихідному розчині після того, як підвищується значення pH. Результати експериментів наведені в табл.4.

Порівнюючи експерименти 1 і 3, можна чітко побачити, що в найбільш концентрованому розчині ефективність розкладання EDTA більше. У розчині з потроєною концентрацією швидкість розкладання EDTA більш ніж подвоюється. З порівняння результатів, отриманих за допомогою експериментів 1 і 2, можна припустити, що більша кількість EDTA відповідає більшій ефективності розкладання EDTA. Шляхом збільшення обсягу розчину в п'ять разів швидкість розкладання EDTA збільшується в 1,7 від початкового значення (при цьому pH залишається постійним). Грунтуючись на експериментах 2 і 4, можна стверджувати, що в лужному середовищі розкладання EDTA є більш ефективним. Збільшення величини pH розчину від 9,1 до 12,3 призводить майже до подвоєння швидкості розкладання EDTA.

Вимірювання активності розчину вказують на те, що під час розкладання комплексу Fe-EDTA в результаті встановлення pH і додавання перекису водню частина вмісту марганцю і, ймовірно, все вміст срібла розчину осідає разом з гідроксидом заліза. Концентрація високоактивних ізотопів ⁽¹³⁴ Cs, ¹³⁷ Cs, ⁵⁸ Co, ⁶⁰ Co) залишається майже незмінною.

приклад 2

Після завершення лабораторних експериментів були вивчені властивості розкладання EDTA, використовуючи пристрій більшого розміру, для отримання додаткових даних для конструювання складних пристроїв промислового масштабу, призначених для розкладання органічної вмісту.

Для збільшення ефективності розкладання EDTA кількість електродів було збільшено. Це призвело до отримання більш однорідного електричного поля і дозволило збільшити напругу, прикладена до електродів. Збільшення проходження струму в системі робить необхідним застосування трифазної системи для досягнення більш однорідною навантаження силової мережі. Система містить буферну ємність, з'єднані з 2 дм ³ реактору. Розчин циркулює з буферної ємності в реактор і назад через вузол попереднього охолодження з використанням відцентрового насоса. Перед надходженням в реактор до циркулюючого розчину додавали перекис водню. Обсяг розчину підтримували постійним за допомогою зворотного холодильника, приєднаного до реактору.

Під час процесу використовувалася квадратна решітка з 9 електродів, при цьому по 3 електрода були підключені до кожної фази силової мережі. Відстань між сусідніми електродами становила 4 см. Оскільки сусідні електроди приєднуються до різних фаз силового ланцюга, напруга між електродами є максимальним. Композиція досліджуваного розчину була ідентичною тій, яка використовується в прикладі 1. Початкове значення pH ₀ становило 9,0. Під час стаціонарної роботи температура становить 97 ° C, при цьому струм на електроді становив 9-10 А, а струм на одну фазу силової мережі 27-30 А. Розчин перекису водню з концентрацією 30% вводився зі швидкістю 20 см ³ / год. Результати експерименту наведені в табл.5.

Порівнюючи результати проведеного експерименту з результатами, отриманими в експерименті лабораторних досліджень, можна зробити висновок, що як споживання енергії при розкладанні, так і кінцева концентрація EDTA ^_(C F EDTA) є значно нижчими, в експерименті, де застосовують трифазний струм і інжекції перекису водню , ніж в експерименті лабораторних досліджень, з тієї ж тривалістю. Експерименти показують, що питоме споживання енергії розкладання EDTA зменшується при збільшенні обсягу розчину відходів, який підвищує кількість EDTA.

приклад 3

На основі результатів лабораторних експериментів розкладання органічних матеріалів в 450 м ³ розчину відходів здійснювалося в дві стадії з використанням пристрою, показаного на кресленні. На першій стадії розчин концентрували і здійснювали головне розкладання EDTA. Обмеження, що перешкоджає подальшому концентрування розчину, зумовлена ​​вмістом борної кислоти. Розкладання EDTA інтенсифікували шляхом додавання перекису водню. На першій стадії видаляли 70-75% вихідного змісту EDTA з використанням проточного реактора безперервного розкладання.

На другій стадії для розкладання EDTA використовували завантажувальний реактор з кінцевої ступенем видалення EDTA 96,5%. Швидкість розкладання EDTA в другому контурі підвищували шляхом введення NaOH в буферну ємність.

Суспензія гідроксиду заліза, преципітувати під час розкладання EDTA, видаляли на центрифузі. Параметри, які використовуються під час розкладання EDTA:

Пристрій для здійснення способу підводного розкладання органічної вмісту електропровідних розчинів відходів відповідно до даного винаходу містить проточний контур 16 (креслення) безперервного розкладання і контур 17 розкладання, що працює в завантажувальному режимі. У проточному контурі 16 безперервного розкладання головний реактор 6 розкладання, буферна ємність 5, фільтр 9, живильник 12 і циркуляційний насос 10 з'єднані за допомогою трубопроводів. Буферна ємність 5 проточного контуру 16 безперервного розкладання з'єднана з живильною ємністю 1 для вихідних матеріалів за допомогою регулювального вузла 18 і подає насоса 4. Ємність 2 розчину для попередньої обробки з'єднана з регулювальним вузлом 18 і через що подає насос. Живильник 12 проточного контуру 16 безперервного розкладання з'єднаний з ємністю 3 для окислювача через що подає насос 4. Електроди занурюються в головний реактор 6 розкладання, забезпечений переливом 14. Внутрішній простір головного реактора 6 розкладання пов'язане з конденсатором 13. Вода, що конденсується в конденсаторі 13, може бути відкачано або, альтернативно, повернута в буферну ємність 5. Електроди головного реактора 6 розкладання з'єднані з джерелом струму, що подає симетричний змінний струм.

Конфігурація контуру 17 розкладання, що працює в завантажувальному режимі, ідентична конфігурації проточного контуру 16 безперервного розкладання. Контур 17 розкладання, що працює в завантажувальному режимі, містить завантажувальний реактор 7 для подальшого розкладання, буферну ємність 5, фільтр 9 і живильник 11 і з'єднана з ємністю-сховищем 8 за допомогою трубопроводу. Буферна ємність 5 контуру 17 розкладання з'єднана з буферною ємністю 5 проточного контуру 16 безперервного розкладання, в той час як живильник 11 контуру 17 розкладання з'єднаний з ємністю 3 для окислювача через що подає насос 4. Конденсатор 13 з'єднаний з завантажувальним реактором 7, при цьому вода, що конденсується в ньому, повертається частково або повністю в завантажувальний реактор 7.

РОБОТА ПРИСТРОЮ ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ наступним чином

Розчин, що підлягає обробці, вводиться з ємності для розчину відходів в живильну ємність 1 (креслення) для вихідних матеріалів за допомогою подає насоса, що працює в завантажувальному режимі. Подає насос приводиться в дію за допомогою детектора рівня, який охороняє живильну ємність 1 для вихідних матеріалів від переповнення або спустошення. Після того як розчин відходів вводиться в живильну ємність 1 для вихідних матеріалів, що подає насос 4 подає його в регулювальний вузол 18, де pH і електропровідність розчину встановлюються рівними експериментально певним оптимальним значенням, за допомогою додавання розчину для попередньої обробки, що вводиться з ємності 2 розчину для попередньої обробки, за допомогою насоса 4. В якості розчину для попередньої обробки може бути використаний гідроксид натрію, гідроксид калію або гідроксид літію. Потім попередньо оброблений розчин вводиться в буферну ємність 5 проточного контуру 16 безперервного розкладання. Обсяг флюїду, що надходить в буферну ємність 5, встановлюється з використанням відомої в даній області системи вимірювання і контролю. Потім розчин вводиться в живильник 12 за допомогою циркуляційного насоса 10 через фільтр 9, при цьому клапан 20 закритий, а клапан 21 відкритий. Фільтр 9 здійснює видалення твердого матеріалу, який спочатку містив розчин або який утворюється під час встановлення pH і / або електропровідності розчину. У живильнику 12 окислювач вводиться в розчин із заданою швидкістю дозування, яка встановлюється в попередніх експериментах. Окислювач може бути або органічним, або неорганічним, а й може являти собою їх поєднання. Як окислювач можуть бути використані водний розчин перекису водню, пероксідісульфата амонію, гіпохлориту натрію, бензоил пероксиду або їх суміш. Розкладання органічної вмісту і може здійснюватися без окислювача.

Коли розчин виводиться з живильника 12, циркуляційний насос 10 вводить його в головний реактор 6 розкладання. У головному реакторі 6 розкладання електроди занурюються в розчин, при цьому електроди приєднані до джерела 19 струму. У головному реакторі 6 розкладання нагрівається струмом розчин досягає оптимальної температури і між електродами і розчином формується електричний дуговий розряд. Зрозуміло, розчин може бути попередньо нагрітий за допомогою інших засобів. Електричний дугового розряд між розчином і електродами розкладає органічне вміст розчину відходів і викликає кипіння флюїду. Пари води, що утворюються в реакторі, вводяться в конденсатор 13, де вони охолоджуються. Потім сконденсованих вода частково або повністю повертається в головний реактор 6 розкладання. Відсоток води, який повинен бути повернутий, може регулюватися шляхом вибору ступеня відкривання клапанів 22 і 23. Шляхом зменшення відсотка повернутої сконденсировавшейся води навіть до нуля може бути обрана оптимальна концентрація органічних матеріалів для розчину.

Розчин відходів безперервно циркулює в проточному контурі 16 безперервного розкладання за допомогою циркуляційного насоса 10, так що розчин вводиться через перелив 14 головного реактора 6 розкладання в буферну ємність 5. Рівень розчину в ємності 5 задається шляхом встановлення відношення вводиться і відкачуваного флюїду або повернення конденсату для досягнення стаціонарної оптимальної концентрації в системі. Розчин має оптимальну концентрацію, якщо його масовий потік дорівнює різниці вводиться і відкачуваного потоків.

Коли досягається оптимальна концентрація, розчин вводиться в контур 17 розкладання, що працює в завантажувальному режимі, через трубу переливу ємності 5 для буфера після відкривання клапана 24. В контурі 17 розкладання розчин відходів вводиться в завантажувальний реактор 7 для подальшого розкладання через фільтр 9 і живильник 11 з допомогою циркуляційного насоса 10, при цьому клапан 25 закритий, а клапан 26 відкритий. Роль фільтра 9 і живильника 11 ідентична ролі їх аналогів в проточному контурі безперервного розкладання. Розчин відходів протікає назад в буферну ємність 5 з завантажувального реактора 7 через перелив 15. Процес починається в контурі 17 розкладання, що працює в завантажувальному режимі, відразу після того, як буферна ємність 5 заповнюється через трубу переливу 14 проточного контуру 16 безперервного розкладання.

Завантажувальний реактор 7 для подальшого розкладання, а й його електроди і джерело струму ідентичні за структурою аналогам головного реактора 6 розкладання. Електричний дугового розряд, що формується в завантажувальному реакторі 7, між зануреними електродами і розчином відходів, розкладає залишковий вміст органічних речовин в розчині і викликає кипіння флюїду. Пари води, що утворюються в реакторі, охолоджуються в конденсаторі 13. сконденсованих вода частково повертається через клапан 27, а її залишок відкачується через клапан 28. У завантажувальному реакторі 7 розкладання органічних матеріалів здійснюється при оптимальній концентрації органічних речовин. Для підтримки постійної концентрації органічних речовин, у міру того, як відбувається розкладання органічних матеріалів і кількість органічних матеріалів зменшується, кількість води і зменшується шляхом відкачування частини сконденсировавшейся води з системи.

Контур 17, що працює в завантажувальному режимі, працює до тих пір, поки не буде досягнута бажана ступінь розкладу органічних речовин.

Експерименти показують, що в проточному контурі 16 безперервного розкладання може бути досягнута ступінь розкладу органічних речовин 70-75%, в той час як в контурі, що працює в завантажувальному режимі, вона збільшується до 96,5%. Ефективність цього способу може бути додатково збільшена шляхом тривалої роботи.

Альтернативно, спосіб може здійснюватися шляхом циркуляції розчину відходів тільки в одному контурі 17 розкладання, що працює в завантажувальному режимі. Спосіб з одним контуром може бути використаний для розкладання органічної вмісту з розчину відходів, що не містять EDTA. У цьому випадку, ефективність розкладання органічних матеріалів буде нижчою.

список позначень

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб для підводного розкладання органічної вмісту водних розчинів відходів, що полягає в тому, що вимірюють і, при необхідності, змінюють шляхом додавання розчину для попередньої обробки значення рН і електропровідності розчину, підтримують оптимальне значення рН і / або електропровідності під час процесу, і здійснюють повне або часткове розкладання органічної вмісту розчину, що відрізняється тим, що занурюють в розчин електроди, формують і підтримують між електродами і проводять електрику розчином електродугової розряд шляхом додатка електричного струму з щільністю струму щонайменше 0,5 А / см ^2, при напрузі по меншій міру 70 В, і додатки симетричного змінного струму частотою щонайменше 10 Гц, при цьому здійснюють розкладання органічної вмісту розчину на воду, двоокис вуглецю і азот.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що використовують гідроксид натрію в якості розчину для попередньої обробки для зміни рН розчину відходів.

3. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що величину рН розчину відходів, що містить EDTA, встановлюють в межах від 8 до 13.

4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину для попередньої обробки, що використовується для зміни рН розчину відходів, використовують фосфорну кислоту.

5. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину для попередньої обробки для підбору електропровідності розчину відходів використовують сульфат натрію.

6. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості розчину для попередньої обробки для зміни рН і електропровідності розчину відходів використовують нітрат натрію.

7. Спосіб за п пп.1-6, що відрізняється тим, що до розчину відходів додають окислювач для прискорення розкладання органічних матеріалів.

8. Спосіб за п.7, що відрізняється тим, що в якості окислювача використовують перекис водню.

9. Спосіб за п.7, що відрізняється тим, що в якості окислювача використовують пероксідісульфат амонію або нітрат натрію.

10. Пристрій для підводного розкладання органічної вмісту електропровідних водних розчинів відходів, що містить живильну ємність (1) для вихідних матеріалів, щонайменше, один контур (17) розкладання і ємність-сховище (8), причому живить ємність (1) для вихідних матеріалів і ємність-сховище (8) приєднані до контуру (17) розкладання через що подає насос (4), а контур (17) розкладання з'єднаний з ємністю (2) розчину для попередньої обробки через регулювальний вузол (18) і подає насос (4), при цьому контур (17) розкладання містить електроди, занурені в розчин відходів і з'єднані з джерелом (19) струму, що відрізняється тим, що воно містить контур (17) розкладання, що працює в завантажувальному режимі і містить завантажувальний реактор (7) для подальшого розкладання, буферну ємність (5) і циркуляційний насос (10), зрошувальний конденсатор (13), приєднаний до завантажувального реактору (7), призначений для конденсації, щонайменше, часткового повернення в завантажувальний реактор (7) парів, які в ньому утворюються, при цьому електроди занурені в розчин відходів в завантажувальному реакторі (7) і підключені до джерела (19) струму, що подає електричний струм з густиною щонайменше 0,5 А / см ^2, при напрузі щонайменше 70 в, що досить для створення і підтримування електродугового розряду між електродами і розчином відходів, при цьому джерело (19) струму призначений для створення симетричного змінного струму, частотою щонайменше 10 Гц.

11. Пристрій за п.10, що відрізняється тим, що ємність (3) з окислювачем приєднаний до контуру (17) розкладання, що працює в завантажувальному режимі, через живильник (11) і подає насос (4).

12. Пристрій за п.11, що відрізняється тим, що воно містить додатковий проточний контур (16) безперервного розкладання, який містить головний реактор (6) розкладання, буферну ємність (5) і циркуляційний насос (10) і підключений між контуром (17) розкладання і живильної ємністю (1) для вихідних матеріалів так, що проточний контур (16) безперервного розкладання з'єднаний з ємністю (2) розчину для попередньої обробки через засоби (18) регулювання, зрошувальний конденсатор (13), приєднаний до головного реактору (6) розкладання і призначений для конденсації і, щонайменше, часткового повернення в головний реактор (6) розкладання парів, які в ньому утворюються, при цьому електроди занурені в розчин відходів в головному реакторі (6) розкладання і підключені до джерела (19) струму, подає електричний струм з густиною щонайменше 0,5 А / см ^2, при напрузі, щонайменше, 70 В, що досить для створення і підтримування електродугового розряду між електродами і розчином відходів, при цьому джерело (19) струму призначений для створення симетричного змінного струму, частотою щонайменше 10 Гц.

13. Пристрій за п.12, що відрізняється тим, що ємність (3) для окислювача приєднана до проточного контуру (16) безперервного розкладання через живильник (12) і подає насос (4).

14. Пристрій за допомогою одного з пп.10-13, яке відрізняється тим, що контур (17) розкладання, що працює в завантажувальному режимі, і / або проточний контур (16) безперервного розкладання містить вбудований фільтр (9).

15. Пристрій за п.14, що відрізняється тим, що електроди підключені до однофаз джерела (19) змінного струму.

16. Пристрій за п.14, що відрізняється тим, що електроди приєднані до трифазного джерела змінного струму.

Версія для друку
Дата публікації 19.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів