Окисление в течна фаза
- при извличане на ценни минерални примеси;
- при наличие на горими производствени отпадъци, които могат да се използват вместо гориво.
Окислението в течна фаза на нефтопродукти с атмосферен кислород се извършва при температура 200 ... 300 ° C и налягане 10 ... 15 MPa;
Времето на експозиция е 30…60 минути. В този случай се окисляват 80…100% от органичните и елементоорганичните съединения. Диапазонът на концентрациите на веществата, подавани за окисление, може да бъде доста висок - от стотици mg/l до няколко g/l, и без да се увеличава времето на престой в реактора [7].
За да се ускори процесът и да се увеличи дълбочината на разрушаване на въглеводородите, течнофазовото окисление се извършва в алкална и слабо алкална среда; в този случай видът на алкалния агент също може да повлияе на скоростта на окисление. Температурата на процеса играе важна роля. С повишаване на температурата дълбочината на окисление се увеличава значително. С увеличаване на налягането разтворимостта на кислород във вода се увеличава, което води до ускоряване на реакцията. Следователно процесът на окисление в течна фаза се извършва при високи налягания.
Параметрите на процеса се определят от вида на замърсяването. Така при фенолите се постига степен на окисление 97...99% при температура 250...300°С. Излишъкът на кислород трябва да бъде 1,1…1,5 спрямо стехиометрията.
По време на окисляването на фенолни отпадъчни води максималното количество летливи киселини с пара (по отношение на оцетната киселина) се образува при температура около 200 0C. Окисляването на феноли в присъствието на алкали позволява получаването на 3–4% разтвори на натриев ацетат и други соли [21].
Използването на катализатори при окисление в течна фаза позволява да се намали температурата на процеса до 180 ° C и налягането до 1,7 MPa [7]. В процеса на течнофазово окисляване на фенол във вода върху оксидмедта, нанесена върху активен алуминиев оксид, при температура 130–145°C, налягане 1,0–1,3 MPa и време на контакт 45–90 min, се постига пълното му разрушаване [8].
Като катализатори се използват главно метали с променлива валентност, техните оксиди и соли. Най-често това са металите от VIII група, както и Cu, Mn и техните съединения. Катализаторите се въвеждат в реакционната среда под формата на диспергирани чисти метали или се отлагат върху алуминиев оксид или активен въглен. Солите могат да се използват като разтворени хомогенни катализатори или като хетерогенни.
Използването на каталитични системи прави възможно унищожаването на почти всички органични съединения, намиращи се в отпадъчните води. В резултат на обработката настъпва дълбоко окисляване на органичните вещества до CO2 и H2O.
Методът на течнофазово окисление има следните предимства - липса на необходимост от изпаряване на вода, универсалност (заедно с фенолите е възможно да се отстранят и други вещества от отпадъчните води).
Недостатъците на окисляването в течна фаза включват сложната апаратура на процеса: помпи и компресори за високо налягане, необходимостта от използване на скъпи структурни материали и високолегирани стомани по целия път на високо налягане и образуването на котлен камък върху повърхностите за пренос на топлина.
Озонирането е широко използван метод за дълбоко пречистване на вода от феноли, както и от други нефтопродукти. Озонът има висока окислителна способност, има силно бактерицидно действие, премахва неприятните миризми и вкусове и връща естествения цвят на водата.
Окислителните свойства на озона във водата могат да се проявят в директни окислителни реакции, озонолиза, катализа, окисление от радикали и полимеризация. Някои се окисляват директноорганични съединения. Каталитичният ефект на озона е да инициира окислителни реакции с кислород, разтворен във вода.
Окисляването с озон протича на мястото на двойната връзка на бензеновия пръстен и хидроксидният радикал се окислява паралелно, последвано от рекомбинация на перокси радикали, водородният пероксид реагира с озон, образувайки вода и кислород.
За да се ускори процесът на иницииране, препоръчително е окислението да се извърши в алкална среда. Колкото по-висока е стойността на pH на средата, толкова по-голяма е степента на окисляемост от озона. Оптималната стойност на pH за окисляване на феноли с концентрация под 50 mg/l е 11,4 [30], експерименталните резултати са дадени в таблица (2).
Резултати от озоново окисление на феноли във воден разтвор
(начална концентрация на феноли във вода 100 mg/l, pH = 12).