Очистка воды от формальдегида

1. Почему необходимо устранять формальдегид из воды?

Формальдегидом называют газ без цвета, но с определенным запахом. Имеет хорошую растворимость в воде, спирте и других растворах. Очень токсичен, ПДК составляет 0,05 мг/л. Имеет как природное, так и техногенное происхождение. К природным относят растительность, вулканические образования. Также появляется после взаимодействия метана с ультрафиолетом. Техногенные причины – деятельность промышленных предприятий. В особенности на производствах, где преобладают фенолоальдегидные смолы. Например, деревообрабатывающее направление. По нормативам концентрация формальдегида в сточных водах не должна быть более 2,8%. Но изначально этот показатель сильно завышен. Утилизация воды, которая содержит формальдегид, без предварительной фильтрации недопустима. Так как точками сброса часто являются природные источники и попадания в них токсичных веществ разрушает экосистему волной среды.

2. Способы очистки воды от формальдегида

Термический. Такой способ фильтрации актуален при высоких концентрациях формальдегида от 15% и выше. Либо при высокой токсичности стоков, когда щадящие методы очистки не справятся. Устранение примесей производится при температуре не ниже 1200 градусов. Если добавляются катализаторы, то температуру снижают до 350 градусов. Позволяет устранить формальдегид из сточных вод до 99%. Но при этом высокий расход на электроэнергию и катализаторы.

Окисление. Для изменения кислотности среды используются озон, перманганат калия и перекись водорода, хлористые соединения. Но метод актуален лишь при небольшой концентрации формальдегида, до 5 ПДК. Чаще всего окисление производят озоном. Его добавляют в воду и в процессе химической реакции образуется осадок. При этом не создается дополнительных токсичных элементов. Степень фильтрации достигает 98%. Но при повышении концентрации формальдегида расход озона увеличивается и времени на очистку требуется больше. Методы окисления можно комбинировать. Поэтому озон соединяют с кислородом и катализаторами. Катализатором может выступать платинированный графит, соли железа и другие. Существует вариант объединения озона и сорбционной очистки активированным углем. Уголь в этой схеме не только устраняет осадок, но и является катализатором. Преимущество фильтрации заключается в ускорении химической реакции и снижении расхода озона. А сорбент производит удаление образовавшихся нерастворенных частиц. При добавлении пероксида водорода формальдегид преобразуется в муравьиную кислоту, диоксид углерода и воду. При кислотно-щелочном балансе не меньше 9 единиц, время реакции около 10 минут. Но только при условии высокой концентрации других типов примесей.

Рис.1 Химический метод

Биологический способ. Устраняют формальдегид специальные бактерии деструкторы. Например, Pseudomonas. При добавлении их в воду начинается процесс размножения, а примеси формальдегида используются для потребления углерода и выработки энергии. Фильтрация производится несколько раз, до четырех. Температура среды должна быть не ниже 20 градусов и не выше 40. Кислотно-щелочной баланс от 4 до 9 единиц. Преимущества метода в его экологичности и безопасности. Позволяет устранять формальдегид из воды до 97%. Но при этом метод довольно длительный и требует соблюдения определенных технических условий. При высокой концентрации метанола микроорганизмы погибают и данный способ становится бесполезным.

Обратный осмос. Метод основывается на использовании мембраны для очистки. Степень фильтрации достигает 99%. Суть способа в прохождении потока воды под давлением через мелкие ячейки мембраны. Молекулы формальдегида остаются снаружи и не проходят в очищенную воду. Промывается мембрана подачей воды в обратном направлении. Но при наличии механических загрязнений и большой концентрации растворенного газа требуется предварительная обработка воды. Иначе элемент быстро засорится. Преимущества метода в эффективной очистке. При этом не требуется изменять кислотность или температуру среды. Но такой способ не всегда рентабелен экономически. При высокой степени загрязнения мембрану придется часто промывать и снизится срок эксплуатации.

Рис. 2 Система обратного осмоса

Адсорбция. Для фильтрации используются сорбенты. Могут быть природными или синтетическими. Наибольшую эффективность показали сульфоугли в Н-форме. Суть метода в том, что при прохождении потока воды, молекулы формальдегида попадают в поры сорбента и остаются там. Пористость у каждого материала разная, как и емкость. При наполнении фильтрующий материал промывают потоком воды. Преимущества способа в экологичности, улучшении общих показателей воды. Формальдегид практически полностью устраняется методом биосорбции. Этапы фильтрации, следующие: поток воды, проходит через сорбент, далее насыщается озоном, не более 0,5 мг/л. И снова проходит сорбционную обработку. Таким образом вода становится практически полностью чистая и может использоваться повторно для технических целей.

Рис.3 Очистка сорбентами

Очистка с помощью тока. Метод основан на прохождении электрического разряда сквозь воду. От электродов образуются газы, которые устраняют элементы, находящиеся как на самих электродах, так и между ними. При возникновении искры происходит окисление среды и примеси распадаются на составляющие: вода, диоксид углерода, органические кислоты. Материал катода сталь, а анода алюминий и карбид кремния. Эффективность очистки около 98%. Такой метод позволяет использовать очищенную воду повторно, значительно экономив ресурсы. Весь процесс фильтрации проходит довольно быстро. Из недостатков – расход энергии и приемлемость метода не для любых условий.

3. Выводы

Очистка сточных вод является обязательны условие перед утилизацией или перед повторным использованием. Формальдегид один из элементов, который токсичен и хорошо растворяется в воде, при этом образуя вредные соединения. Подбор технологии происходит после выявления концентрации вещества и особенностей утилизации. Далее проводятся экономические расчеты. Наиболее подходящим вариантом является комбинация озона и адсорбции. Позволяет устранить формальдегид и другие примеси, при этом обеззараживая воду.