CAVITATION WASTEWATER TREATMENT FROM TOLUENE

2018;
67-72
1
Lviv Polytechnic National University
2
Lviv Polytechnic National University
3
Lviv Polytechnic National University
4
Lviv Polytechnic National University

The integral components of wastewaters from chemical and petrochemical enterprises are monocyclic aromatics (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, phenol and their derivatives). The toxic effect of these compounds turns out in violations of the activity of the human endocrine and central nervous system, the change in the species and trophic structure of biocenoses.

A promising method in wastewater treatment processes containing monocyclic aromatic compounds is their cavitational treatment. At the same time, the efficiency of wastewater cavitational treatment is determined by the technological parameters of the treatment process (pressure at the entrance to the cavitator, the temperature of the reaction medium, the multiplicity of treatment) and the structural features of the cavitation generators (type, shape of cavitating elements, their geometric sizes and spatial deployment). The purpose of the work was to study the process of cavitational treatment of wastewater imitats of enterprises of chemistry and petrochemistry from toluene under adiabatic conditions and different treatment regimes (stationary and regime of initiation of decomposition reactions and oxidation of toluene).

On the basis of spectrophotometric analysis of aqueous solutions of toluene, processed by ultrasonic magnetostrictive emitter in different modes, it was established that the intensity of the peaks of the UV-spectrum of toluene is substantially reduced, at least 7 times, and the structure of the main absorption bands becomes diffuse in nature (becomes blurred).

The equality of initial velocity of the process of cavitation treatment of immitate waste water from toluene in different regimes was determined (1.15·10-3 mol/(m3·sec) – for stationary regime and 1.12·10-3 mol/(m3·sec) – for the regime of initiation). It should be noted that the effect of the duration of cavitation treatment on the magnitude of the degree of treatment of the immitate due to the cavitation phenomena is insignificant: the degree of cavitation treatment for stationary regime (processing for 1800 sec) – 26.5%, for the regime of initiation of decomposition and oxidation reactions (processing for 900 sec) – 19.8%.

Consequently, in order to reduce the energy intensity of the cavitational treatment process by 2 times and, if necessary, the preliminary shallow treatment of waste water from toluene, it is expedient to use the cavitation initiation regime of the decomposition and oxidation reactions (the action of the cavitation fields on the reaction system for 900 seconds).

1. Оразбаева Д. С. Концентрации бензола, толуола, этилбензола и о-ксилола в почвах и
атмосферных осадках в городах Алматы и Астана / Д. С. Оразбаева, У. А. Каратаева,
Б. Н. Кенесов и др. // Вестник КазНУ. Серия химическая. – 2016. – № 2 (82). – С. 35–44.
2. Durmusoglu E. Health risk assessment of BTEX emissions in the landfill environment / E. Durmusoglu,
F. Taspinar, A. Karademir // Journal of Hazardous Materials. – 2010. – Vol. 176, Iss. 1–3. – Р. 870–877.
3. Сухацький Ю. В. Енергетичний аналіз роботи гідродинамічного струменевого кавітатора у
процесах очищення стічних вод за кавітаційно-флотаційною технологією / Ю. В. Сухацький,
З. О. Знак, Р. В. Мних // Вісник Національного університету “Львівська політехніка” “Хімія,
технологія речовин та їх застосування”. – 2015. – № 812. – С. 354–359. 4. Znak Z. The Brandon
method in modelling the cavitation processing of aqueous media / Z. Znak, Yu. Sukhatskiy // Eastern-
European Journal of Enterprise Technologies. – 2016. – Vol. 3, No. 8 (81). – Р. 37–42. 5. Знак З. О.
Дослідження залежності ефективності роботи гідродинамічного струменевого кавітатора від
конструктивних параметрів кавітувального елемента / З. О. Знак, Ю. В. Сухацький, Р. В. Мних //
Вібрації в техніці та технологіях. – 2015. – № 2 (78). – С. 18–26. 6. Яворський В. Т. Енергетичні
характеристики оброблення агресивних водних середовищ у гідродинамічних кавітаторах /
В. Т. Яворський, З. О. Знак, Ю. В. Сухацький, Р. В. Мних // Фізико-хімічна механіка матеріалів. –
2016. – Т. 52, № 4. – С. 132–136. 7. Yavorskiy V. Investigations of cavitation processes in different types
of emitters using sonochemical analysis / V. Yavorskiy, Yu. Sukhatskiy, Z. Znak, R. Mnykh // Chemistry &
Chemical Technology. – 2016. – Vol. 10, No. 4. – Р. 507–513. 8. Сухацький Ю. В. Дослідження
ефективності кавітаційно-флотаційної технології очищення рідкофазних середовищ від
дисперсних частинок / Ю. В. Сухацький // Науковий вісник НЛТУ України: зб. наук.-техн. праць. –
2016. – Вип. 26.4. – С. 295–303. 9. Study on the degradation of phenol wastewater by the combination of
Venturi pipe with orifice plate / Y.-J. Wang, R.-Y. Jin, W.-D. Kong, T.-S. Wang // Xiandai Huagong /
Modern Chemical Industry. – 2017. – Vol. 37, Iss. 4. – Р. 160–163. 10. Некоз О. І. Кавітаційна
технологія очищення стічних вод від токсичних речовин / О. І. Некоз, О. А. Литвиненко,
Р. В. Логвінський // Вібрації в техніці та технологіях. – 2012. – № 2 (66). – С. 112–115. 11. Barik A. J.
Hybrid treatment strategies for 2,4,6-trichlorophenol degradation based on combination of hydrodynamic
cavitation and AOPs / A. J. Barik, P. R. Gogate // Ultrasonics-Sonochemistry. – 2018. – Vol. 40. – Р. 383–
394. 12. Сильверстейн Р. Спектрометрическая идентификация органических соединений /
Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Моррил; пер. с англ. Н. А. Донской, Б. Н. Тарасевича; под ред.
А. А. Мальцева. – М.: Издательство “Мир”, 1977. – 590 с. 13. The Kinetics of the Sonochemical
Process for the Destruction of Aliphatic and Aromatic Hydrocarbons / J.-W. Kang, K.-H. Lee, C.-I. Koh,
S.-N. Nam // Korean J. Chem. Eng. – 2001. – Vol. 18, Iss. 3. – Р. 336–341.