大孔树脂吸附法处理甲苯硝化废水的研究邹敏

第21卷第3期江苏环境科技1望刹)年9月大孔树脂吸附法处理甲苯硝化废水的研究邹敏(江苏省环境科学研究所南京21(X)29)摘要介绍了大孔树脂吸附法处理甲苯硝化废水的研究。通过试验确定了最佳吸附条件。在此条件下CODc:的去除率达80.7%,总酚的去除率高达99.5%。大孔树脂吸附法可以作为甲苯硝化废水处理工艺中的一个重要组成部分。关键词大孔树脂吸附法峭化废水SotdyOnTrae七nentOfTOlueneiNtirifcaitonWaset肠.etrWihtA山泊llriotnyBCaoseroPerdResin云〕uMinAb蛇arct:tSudyon比annentoftolueneinitrifcation~tewateriwhtadsopriton场co~即rederisn15int双心ueed.叨le比staclso呐。coidniton15ifxdet】加uglletst.Undert址5coniditon,hetCODer~己aerteraches80.7%an(1htetotalphenolremovalaertcaneraellashihgas99.5%.hTeadsorPtionmehtodhyeoarse即,dersineanbetakenasanimpertanteom即enntintheoltueneintir右eiatonwastewaterp戏兄eSS·Keywonls:Co~op二derisnAcls。甲。onmetlodliNt石6cationwastewater概述由甲苯经硝化、分离制得的硝基甲苯是一种重要的有机化工产品,它是制造农药、染料、医药和彩色显影剂等产品的原料,在硝化过程中约有1%的甲苯转化为副产物。副产物中以2,4一二硝基对甲酚和4,6一二硝基甲酚含量最高,约占副产物总量的90%。其它副产物还有:2,4一二硝基酚、对硝基酚、3一硝基一4一经基苯甲酸等。生产过程中这些副产物可溶于稀碱液而与产物分离,由此产生碱性含酚废水。废水中除含有上述副产物外,还含有分离时夹带的少量硝基甲苯。该废水外观呈深酱色、pH值在(l一2)左右、COD在(7以x)一14以x〕)n娜L之间,总酚最高可达3以叉〕m岁L以一[。由于该废水BoD/COD仅为0.2左右,因此难以采用生化法来处理。某厂采用中和气浮、铁屑还原、曝气、活性碳吸附的处理工艺处理该废水,COD去除率虽较高,但运行操作强度大、处理费用高,不能长期稳定运行。大孔树脂吸附法处理含酚废水工艺已有工程实例,且运行稳定,处理效果良好。采用大孔树脂吸附法处理苯硝化产生的含酚废水已有工业化装置。甲苯硝化产生的含酚废水与苯硝化产生的含酚废水相似,但目前尚无采用大孔树脂吸附法处理甲苯硝化产生的含酚废水的报道。因此,本研究采用树脂吸附法处理甲苯硝化废水,所选用的树脂为由H一103孔树脂改型而来的CHA一101大孔树脂。实验结果表明,此法工艺流程短,操作简便,树脂使用寿命长、处理效果好,可以作为该废水处理工艺中的一个重要组成部分。2试验部分2.1树脂的预处理本试验采用CHA一101大孔新型吸附树脂,粒径(20一60)目,比表面积约为l《x刃甘/g,预处理方法如下:(l)将20mLCHA一101大孔吸附树脂装人吸附柱。吸附柱的高径比为20:;l(2)用SBV的乙醇进行预处理。先用乙醇浸泡树脂24小时,再用乙醇淋洗树脂层,淋洗速度为(2一3)BV/h;(3)用4BV清水洗涤大孔吸附树脂。洗完后液面必须覆盖树脂层,不能让树脂暴露在空气中。2.2废水的预处理由于废水呈碱性(pH值约为12),酚以酚钠的形式存在于废水中,因此废水必须预处理。用50%硫酸调节pH7,过滤除去滤渣,滤液即可上柱吸附。2.3吸附试验在室温下,经预处理的废水用滴加装置将废水滴加人吸附柱中,吸附过程中始终保持液面覆盖树第12卷第3期邹敏/大孔树脂吸附法处理甲苯硝化废水的研究1999年9月脂层,控制一定的流速通过吸附柱。按三个床体积的流出液为一个级分,即6On正为一个级分。分析每一个级分的COD和总酚浓度。2.4解吸试验2.4.1用乙醇作解吸剂先用4BV的乙醇进行解吸,控制淋洗流速,再用4VB的清水洗涤树脂层。2.4.2用碱液作解吸剂先用稀碱液浸泡树脂,再在一定温度下用稀碱液淋洗,控制淋洗速度。最后再用清水洗至中性。工艺流程示意图如图1所示:护0%硫酸里上画一{解吸剂一}亘二囚壑垫三i至卜}互困—【亘二亘}—解吸液液流出附吸|幸渣滤.!||V图1解吸工艺流程3最佳吸附条件的确定3.1废水pH值对树脂吸附性能的影响试验表明,当pH6时,吸附性能显著下降,当州6时,吸附几乎呈直线上升,废水酸性越强,越有利树脂的吸附。我们考虑到pH值越低酸用量越大,而且吸附后废水需用较大量的碱调节pH值,因此选择废水pH在4一6为佳。3.2吸附流速对树脂吸附性能的影响根据吸附理论:吸附速度主要由膜扩散和孔隙扩散速度来控制,如果流速过快,溶液中的硝基酚分子未能充分进行膜扩散和孔隙扩散就流出树脂床,这样造成泄漏点提前,树脂工作吸附量下降。试验表明,在吸附流速7BVh/时,树脂工作吸附量大而稳定;吸附流速7VBh/时,树脂工作吸附量下降。考虑到吸附流速太慢会影响处理能力,我们选用吸附流速为(5一7)By/h。3.3解吸条件对树脂解吸性能的影响3.3.1用乙醇作解吸剂试验表明,用乙醇作解吸剂时可在常温下解吸,并且解吸率高,峰形集中,无拖尾现象,且解吸流速慢有利于树脂的解吸。综合考虑其它因素,我们选用的解吸流速为(2一3)BV/h。3.3.2用碱液作解吸剂实验中我们选用0.5mol/L、lmol/1、2mol/LNaOH溶液作解吸剂。在60℃、2BV/h的条件下作解吸试验,结果表明,用2moFLNaoH溶液作解吸峰形较窄,拖尾现象不严重,解吸剂用量也少,只要4Bv即可。实验中还对温度和解吸流速对解吸性能和影响作了研究,结果表明,在60℃、ZVB的条件下解吸效果良好。4试验结果在上述最佳试验条件下,控制穿透点总酚10n堪几(5的。一个吸附周期可吸附甲苯硝化预处理废水一以X))fnL,吸附处理前后水质多次分析结果平均值见表1。项目表1吸附前后水质对比pH外观总酚(nl岁L)COD(m岁L)预处理水吸附出水4~64~6深酱色桔黄色18459.26以111675结论采用CHA一101大孔树脂吸附法处理甲苯硝化废水效果好,在上述试验条件下,COD的去除率为80.7%,总酚的去除率高达99.5%。实验表明,此法与其它处理方法相比工艺流程短,操作简便,而且树脂可反复再生长期循环使用。由于大孔树脂对硝基酚类化合物有很高的去除率,吸附流出液中主要含硝基甲苯类化合物,通过铁碳还原成氨基化合物,可生化性得到提高,可采用生化进一步处理。因此,大孔树脂吸附法处理甲苯硝化废水可以作为该废水处理工艺中的一个重要组成部分。(收稿日期1夕尧)一以一15)