Научно-исследовательская работа предмет: химия тема работы: «очистка сточных вод красильного производства»

---

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
ПРЕДМЕТ: ХИМИЯ
ТЕМА РАБОТЫ: «ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД КРАСИЛЬНОГО
ПРОИЗВОДСТВА»
Выполнила:
ученица 10 «С» класса 
Бактиярова Амина Ерлановна
«Назарбаев Интеллектуальной школы
химико-биологического направления 
г. Усть-Каменогорска» 
Научные руководители:
Учитель химии Садуа
қасова З.А. НИШ ХБН
к.х.н., доцент кафедры химии
ВКГУ им. С. Аманжолова
Абылкасова Г.Е.
г. Усть-Каменогорск
2019 год
Содержание

---

Введение 3
1. Общие понятия о красителях 4
2. Характеристика сточных вод и методы очистки 5
2.1 Характеристика сточных вод, содержащих красители 6
2.2 Основные методы очистки сточных вод 8
2.3 Коагулянты и сульфоугли, их применение при очистке сточных вод 9
3. Экспериментальное исследование очистки модельных сточных вод 11
3.1 Изучение свойств коагулянтов и процесса коагуляции 11
3.2 Влияние значения рН на процесс коагуляции 12
3.3 Определение степени извлечения красителя методом коагуляции 12
3.4 Основные свойства сульфоуглей 14
3.5 Обесцвечивающие свойства сульфоугля 15
3.6 Совместное использование коагулянтов и сульфоуглей 16
Обобщение результатов эксперимента 17
Заключение 17
Список литературы 18

---

ВВЕДЕНИЕ
Окружающая среда Восточного Казахстана в течение продолжительного
времени подвергается мощному антропогенному воздействию со стороны горно-
добывающей, металлообрабатывающей, машиностроительной, легкой,
текстильной и других отраслей промышленности. Все это приводит к
загрязнению рек региона высокотоксичными веществами неорганического и
органического происхождения, в том числе и красителями.
За последние несколько лет основные и малые реки Восточного Казахстана
претерпевают серьезные физико-химические изменения [1].
Учитывая общую загрязненность рек можно сделать вывод, о том, что
основные реки Восточного Казахстана – Иртыш и Ульба относятся,
действительно, к загрязненным рекам. Загрязнителями этих вод ионами тяжелых
металлов являются горнодобывающая промышленность, металлургический
комплекс, а так же сточные воды, содержащие органические красители больших и
малых предприятий, особенно, связанных с красильным производством.
Одной из важнейших проблем современного этапа развития текстильного
производства является разработка способов и методов очистки сточных вод и
газовоздушных выбросов, позволяющих, проникновение промышленных отходов
в окружающую среду, и прежде всего в гидросферу.
Данная проблема актуальна для предприятий текстильной промышленности,
так как при обработке текстильного сырья образуется значительное количество
сточных вод, что объясняет отнесение текстильного производства к числу
наиболее влагоемких.
В большинстве технологических операций по производству и применению
синтетических красителей образуются загрязненные сточные воды, характерной
особенностью которых является их интенсивная окраска. Наряду с красителями,
окрашенные сточные воды содержат и другие сопутствующие органические и
минеральные загрязнения. 
Это, в первую очередь: поверхтностно-активные и текстильно-вспомогательные
вещества (ПАВ и ТВВ) красильно-отделочных производств [2, 3]. 

---

В связи с этим, выбранная тема для научного исследования, является весьма
актуальной.
Для получения экспериментальных результатов научного проекта была
поставлена соответствующая цель: разработка эффективного метода очистки
сточных вод, содержащих красители с использованием сорбентов, которые
обладают достаточной сорбционной емкостью, доступностью и дешевизной.
Поставленная цель определила следующие основные задачи исследований: 
1. Изучение возможности применения коагулянтов для очистки сточных вод от 
активных красителей.
2. Изучение возможности использования в качестве сорбентов дешевых
природных материалов (сульфоуглей) в процессах очистки сточных вод от
активных красителей.
3. Определение оптимальных параметров сорбционного процесса – массы
сорбента, времени контакта сорбента с раствором, расхода сорбента.
4. Разработка методических рекомендаций по применению в качестве сорбентов
дешевых природных материалов (сульфоуглей) в процессах очистки сточных вод
от активных красителей.
1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О КРАСИТЕЛЯХ
Радость от восприятия цвета – одно из старейших культурно- эстетических
чувств человека. Уже в древние времена люди заботились о том, чтобы окрасить
или раскрасить одежду и предметы домашнего обихода в красивые, по их мнению,
цвета. Во все времена окраска имела символическое значение, как это сейчас
выражается в цветах гербов и национальных флагов. Если проследить развитие
искусства крашения на протяжении столетий, то можно отметить два периода.
1)
Исключительное применение красителей минерального, растительного или
животного происхождения охватывает период, начиная с зарождения человечества
и вплоть до 1859г. в старинных культурах Европы, Египта, Азии, Центральной и
Южной Америки были известны методы крашения хлопка, шерсти, шелка и льна. 

---

2) Применение искусственных (синтетических) красителей началось с открытия
мовеина. В1856г. Перкин попытался синтезировать хинин, для которого в то время
была известна только молекулярная формула. По установления формулы бензола,
было получено множества искусственных красителей.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД И МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
Серьезную опасность загрязнению водоемов представляют красильно-
отделочные операции предприятий легкой промышленности, так как
особенностью текстильного производства является то, что здесь применяют
специальные окислительные красители. Известно, что химический состав и
свойства соединений исходного и отработанного красильных растворов
существенно различаются. Отработанные красильные растворы содержат
продукты совместного окисления, которые по цвету значительно интенсивнее
продуктов окисления каждого вводимого в красильный раствор вещества в
отдельности. Все это объясняет то, что сточные воды текстильных предприятий,
как правило, сильно окрашены. Цветность отработанных растворов при крашении
в черный цвет в зависимости от вида окрашиваемого полуфабриката колеблется от
1:10000 до 1:30000. Кроме того, в сточных водах наряду с синтетическими
красителями содержатся и другие сопутствующие органические соединения [18].
Окислительные красители относятся к третьей группе загрязнений. Данная
группа включает частицы размером менее 10
-9
м, которые находятся в
молекулярной и/или ионной форме. В осадок эти загрязнения могут перейти при
химическом взаимодействии с образованием малорастворимых соединений. Для
более полного удаления этих загрязнений из растворов, прошедших химическую
обработку, возможно, использовать также адсорбцию, обратный осмос и другие
методы очистки.
Ингредиенты сточных вод после процесса крашения в большинстве своем
являются токсичными и биологически трудноокисляемыми, что обуславливает
высокую опасность и чрезвычайную сложность обезвреживания данной категории
промышленных сточных вод [19].

---

2.1 ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ КРАСИТЕЛИ
Сточные воды текстильных предприятий представляют собой сложную
систему, содержащую большое количество разнообразных минеральных и
органических примесей. Загрязнения сточных вод могут быть в грубодисперсной,
коллоидной, молекулярной и ионной формах. 
Сточные воды текстильных производств характеризуются присутствием
таких загрязняющих веществ, как соли хрома (III) и (VI), жиры, синтетические
поверхностно-активные вещества (СПАВ) и красители. Их концентрация зависит
от вида перерабатываемого сырья и принятой технологической системы. 
В процессах крашения ткани используются большое количество
окислительных красителей-полупродуктов. Это анилиновая соль, пирокатехин,
резорцин, пирогаллол, красители для ткани: черный, серый, желтый и
коричневый. Все эти вещества являются ароматическими углеводородами, в
которых имеется бензольное кольцо. Эти соединения очень стойки к
биохимическому окислению при сочетании заместителей: СООН-SO
3
H, NO
2
-NO
2
,
NH
2
-NH
2
, SO
3
H-SO
3
H [20].
При крашении используются прямые (анионные) красители. Наряду с
красителями, окрашенные сточные воды содержат и другие сопутствующие
органические и минеральные загрязнения. Это, в первую очередь, СПАВ,
ароматические углероды, органические и минеральные кислоты, хлориды,
сульфаты, ионы тяжелых металлов. 
Критерием загрязненности сточных вод при сбросе красителей в водоемы
является ухудшением качества природных вод вследствие изменения их
органолептических свойств, появления вредных веществ для человека, животных,
птиц, кормовых и промысловых организмов, а также нарушение процесса
самоочищения и санитарного режима поверхностных источников. Содержание
загрязнений в сточных водах меховой промышленности столь велико, что в случае
поступления последних в водный объект может вызвать необратимые процессы,
включая полное разрушение в сложившейся экосистеме.

---

Окрашенные сточные воды создают неблагоприятное эстетическое
восприятие, влияющие на кислотный режим водоема и угнетающие
самоочищение, вследствие адсорбции солнечного света и нарушение процессов
фотосинтеза. Вред, наносимый сбросом окрашенных сточных вод в водоемы,
помимо указанного отрицательного влияния на светопроницаемость воды и на
ассимиляцию водорослей, проявляется в повышении минерализации, а это
отрицательно сказывается на вкусовых качествах воды при использовании
водоисточника для питьевых целей. Кроме того, увеличение минерализации
может угнетать биохимическую жизнь в водоеме. Показано, что красители при
концентрации более 0,1 мг/дм
3
влияют на кислородный режим воды, ХПК, БПК5
и особенно на процессы аммонификации и нитрификации в воде. Определены
предельно допустимые концентрации красителей, не влияющие на процессы
самоочищения воды, которые составляют менее 0,001 мг/дм
3
[22]. 
2.2 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Все известные методы физико-химической очистки сточных вод,
содержащих красители, ПАВ и другие сопутствующие им загрязнения, можно