кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
Актуальность исследования обусловлена острой необходимостью разработки высокоэффективных и экологичных методов обезвреживания высококонцентрированных сточных вод химических производств, таких как ПАО «Казаньоргсинтез». Традиционные методы очистки не обеспечивают полной деструкции токсичных органических соединений, представленных в данном исследовании фенолом и ацетоном, что приводит к устойчивому негативному воздействию на окружающую среду. Целью работы являлось комплексное изучение процесса сверхкритического водного окисления модельной системы «вода-фенол-ацетон» для определения оптимальных параметров глубокой очистки и оценки возможности селективного получения ценного химического продукта. Экспериментальный процесс проводили в непрерывном режиме в широком диапазоне температур 523-873 К и постоянном давлении 25 МПа с использованием кислорода воздуха в качестве окислителя (коэффициент избытка 10-30) и вариативным временем контакта 2 и 4 минуты. Эффективность процесса оценивали по динамике изменения ХПК, pH, общей степени конверсии и детальному составу продуктов реакции, определяемому методами ГХ-МС и кислотно-основного титрования. Установлено, что повышение температуры, времени реакции и коэффициента избытка кислорода приводит к значительному снижению ХПК с исходных 4808 мгО2/л до рекордных 94 мгО2/л, что соответствует степени конверсии до 98,3%. В мягких условиях (523 К, КИК=10, 2 мин) основным промежуточным продуктом окисления является уксусная кислота с максимальным выходом 74,91%. При жестких параметрах происходит полное минерализующее окисление органики до CO2 и H2О. Таким образом, технология СКВО доказала свою исключительную эффективность для глубокой очистки сложных промышленных стоков до строгих экологических нормативов. Дополнительно выявлена потенциальная возможность целевого получения уксусной кислоты как ценного продукта в мягких условиях, что придает технологии комплексную экономическую целесообразность и расширяет область ее практического применения.
The relevance of this study is driven by the acute need to develop highly efficient and environmentally friendly methods for the treatment of high-strength wastewater from chemical industries, such as PJSC "Kazanorgsintez". Conventional treatment methods fail to ensure the complete destruction of toxic organic compounds, represented in this study by phenol and acetone, leading to their persistent negative impact on the environment. The aim of this work was a comprehensive investigation of the supercritical water oxidation (SCWO) process of a model "water-phenol-acetone" system to determine the optimal parameters for advanced purification and to assess the possibility of selectively obtaining a valuable chemical product. The experimental process was conducted in a continuous-flow mode across a broad temperature range of 523-873 K and a constant pressure of 25 MPa, using air oxygen as the oxidant (excess oxygen ratio of 10-30) and variable residence times of 2 and 4 minutes. The process efficiency was evaluated based on the dynamics of changes in COD, pH, the overall conversion degree, and the detailed composition of the reaction products, determined by GC-MS and acid-base titration methods. It was established that an increase in temperature, reaction time, and excess oxygen ratio results in a significant reduction of COD from the initial 4808 mgO2/L to a record low of 94 mgO2/L, corresponding to a conversion degree of up to 98.3%. Under mild conditions (523 K, excess oxygen ratio=10, 2 min), the primary oxidation intermediate is acetic acid, with a maximum yield of 74.91%. Under severe parameters, complete mineralizing oxidation of organics to CO2 and H2O occurs. Thus, SCWO technology has proven to be exceptionally effective for the advanced treatment of complex industrial effluents to meet stringent environmental standards. Additionally, the potential for the targeted production of acetic acid as a valuable product under mild conditions was identified, which adds comprehensive economic viability to the technology and expands its scope of practical application.