Дослідження впливу температури на кавітаційне очищення стічних вод хімічних та харчових виробництв

Abstract

Представлено результати експериментального дослідження впливу температури та природи барботованого газу на процес кавітаційного очищення стічних вод хімічних і харчових виробництв. Основну увагу зосереджено на вивченні закономірностей руйнування органічних сполук у стічних водах спиртового, фармацевтичного та лакофарбового заводів під дією ультразвукової кавітації. Для активізації процесу в реакційне середовище барботували гази різної природи: кисень, азот і повітря, які слугували додатковими центрами кавітації. Процеси кавітаційного руйнування органічних речовин аналізували за показником хімічного споживання кисню (ХСК), яке визначали до та після обробки. Встановлено, що найвища ефективність очищення досягається при поєднанні ультразвуку з барботуванням азоту в спиртових стоках та кисню – у лакофарбових і фармацевтичних стічних водах. Показано, що дифузія газу в кавітаційну порожнину залежить від коефіцієнта розчинності, що безпосередньо впливає на хід кавітаційного процесу. Досліджено вплив температури в діапазоні 298–333 К на ефективність руйнування органічних речовин. Встановлено, що зі зростанням температури швидкість звукохімічної реакції спочатку зростає, але при температурах понад 324 К кавітаційні процеси припиняються, і руйнування органічних сполук відбувається винятково за рахунок термічної дії. The results of an experimental study of the influence of temperature and nature of the bubbled gas on the process of cavitation treatment of wastewater from chemical and food industries are presented. The main attention is focused on studying the patterns of destruction of organic compounds in wastewater from alcohol, pharmaceutical and paint and varnish plants under the influence of ultrasonic cavitation. To activate the process, gases of different nature were bubbled into the reaction medium: oxygen, nitrogen and air, which served as additional cavitation centers. The processes of cavitation destruction of organic substances were analyzed by the chemical oxygen demand (COD), which was determined before and after treatment. It was established that the highest cleaning efficiency is achieved when combining ultrasound with nitrogen bubbling in alcohol wastewater and oxygen in paint and varnish and pharmaceutical wastewater. It is shown that gas diffusion into the cavitation cavity depends on the solubility coefficient, which directly affects the course of the cavitation process. The effect of temperature in the range of 298–333 K on the efficiency of destruction of organic substances was studied. It was found that with increasing temperature, the rate of sonochemical reaction initially increases, but at temperatures above 324 K, cavitation processes stop, and the destruction of organic compounds occurs exclusively due to thermal action.