Метод ученых ПНИПУ удаляет фенол из промстоков и возвращает его в производство

Двухэтапную технологию эффективной очистки загрязненных фенолом сточных промышленных вод, снижающую в них концентрацию фенола на 92%, разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 1 октября сообщила пресс-служба вуза.

Фенол, который широко используется в химической промышленности, представляет собой высокотоксичное вещество. Производящие фенол и использующие его при производстве множества продуктов предприятия сливают его в реки вместе со сточными водами.

Так, лишь одни нефтеперерабатывающие заводы в литре стоков «выбрасывают» до 185 мг этого вещества. Но в случае химического производства эта цифра может достигать 6000 мг/л. Традиционные методы очистки стоков от фенола не могут эффективно справиться с такой концентрацией.

В результате страдает окружающая среда, происходит массовая гибель рыбы, яд накапливается в организмах обитателей рек, и вода становится непригодной для питья даже после кипячения.

Решая эту назревшую в свете ужесточения норм охраны окружающей среды проблему, ученые ПНИПУ разработали эффективный и экономичный метод очистки промстоков от фенола. Его основным преимуществом по сравнению с существующими технологиями является то, что по новой технологии этот опасный загрязнитель не просто нейтрализуется, но извлекается из стоков и превращается в фенолят натрия — ценное сырье для химической промышленности.

Перспективным способом очистки считается экстракция, при которой фенол извлекается с помощью специальных веществ таким образом, чтобы его можно было бы использовать повторно.

Традиционными экстрагентами для этого служат токсичные и легковоспламеняющиеся растворители, например, метилтретбутиловый эфир, который и сам опасен. Поэтому его применение может привести к вторичному загрязнению воды уже этим веществом, что убьет полезные бактерии на этапе биологической доочистки стоков.

Ученые Пермского Политеха в ходе исследований нашли безопасные экстрагенты для извлечения фенола — этиловые эфиры карбоновых кислот. Их получают из растительных масел и жиров. Эти растворители фенола нетоксичны, негорючи и сами почти не растворяются в воде, то есть не могут помешать дальнейшим процессам очистки.

Доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ кандидат технических наук Ирина Пермякова пояснила:

«Суть метода в том, что к загрязненной воде добавляется „уловитель“ — органический экстрагент, в который при интенсивном перемешивании „переходит“ большая часть фенола. Затем смесь отстаивается, и вода отправляется на доочистку, а „обогащенный“ фенолом экстрагент — на регенерацию».

Исследователям Пермского Политеха, чтобы найти идеальный «уловитель», пришлось провести десятки экспериментов. Они проверяли различные эфиры на то, насколько эффективно они вытягивают фенол из воды, и оценивали их по безопасности, цене, растворимости в воде и воздействию на микроорганизмы.

«Лучше всего справилась смесь этилбутирата и этилолеата, коэффициент распределения которой почти в 1,7 раза выше, чем у традиционного метилтретбутилового эфира. Простыми словами, это означает, что требуется намного меньше эфирной смеси, чтобы извлечь то же количество фенола», — рассказала Ирина Пермякова.

Всего одна ступень очистки по новой технологии позволяет удалить до 90–92% фенола, снижая его концентрацию с 3000 мг/л до безопасных 200–300 мг/л. Для очистки слабозагрязненных стоков достаточно использовать небольшое количество экстрагента (в соотношении 1:20). Очистка стоков с высокой концентрацией фенола потребует увеличить его долю до соотношения 1:10 или 1:5.

Далее к экстракту с фенолом добавляется щелочь, и тот осаждается в виде фенолята натрия, который широко используется в промышленности при производстве смол (клеев для фанеры и ДСП), синтетических каучуков, антисептиков, лекарств и красителей.

Таким образом, методика ученых ПНИПУ позволяет не только эффективно очищать сточные воды химпроизводства от токсина, но превращать его в востребованный товарный продукт.

Результаты исследования данной технологии разработчики представили в статье «Очистка сточных вод от фенола с использованием экстракции этиловыми эфирами карбоновых кислот с возможностью регенерации фенола» (Wastewater Treatment for Phenol Using Extraction with Ethyl Esters of Carboxylic Acids with Potential for Phenol Regeneration), опубликованной в журнале KexueTongbao/Chinese Science Bulletin.

Предложенное специалистами ПНИПУ технологическое решение поможет предприятиям соблюдать экологические нормативы и при этом получать дополнительную прибыль — не тратясь на утилизацию загрязненной фенолом воды, компания может продавать выделенный из нее фенолят натрия.

В результате использование методики политехников позволяет замкнуть цикл производства фенола: не допуская его попадания в окружающую среду, она формирует эффективную «зеленую» экономику замкнутого цикла.