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【www.hokkaido-dancers.com南京純水設備】吸附樹(shù)脂在處理工業(yè)廢水/ 液方面也有著(zhù)廣泛的應用. 如對廢水中苯類(lèi)或酚類(lèi)化合物、C7H6O3、萘磺酸等有機物均具有很好的吸附、回收凈化作用. 吸附樹(shù)脂用于處理高濃度、難降解的有機工業(yè)廢水已受到世界各國的重視. 我國在從化工生產(chǎn)廢水中高效吸附并回收酚類(lèi)、胺類(lèi)、有機酸類(lèi)、硝基物、鹵代烴等方面,取得了重大進(jìn)展。

1 吸附樹(shù)脂的背景及結構性能

吸附樹(shù)脂就是樹(shù)脂吸附劑，是在離子交換樹(shù)脂的基礎上發(fā)展起來(lái)的。20世紀70年代，隨著(zhù)大孔離子交換樹(shù)脂的發(fā)展，大孔吸附樹(shù)脂應運而生。吸附樹(shù)脂是一種不含離子交換基團的高交聯(lián)度體型高分子珠粒，其內部擁有許多分子水平的孔道，提供擴散通道和吸附場(chǎng)所。南京工業(yè)純水處理設備特別是新型樹(shù)脂的問(wèn)世，使其在農藥，醫藥，化工和廢水處理等方面獲得極有價(jià)值的應用。

與以往的吸附劑(活性炭、分子篩、氧化鋁等) 相比,吸附樹(shù)脂的性能非常突出,主要是吸附量大,容易洗脫,有一定的選擇性,強度好,可以重復使用。特別是可以針對不同的用途,設計樹(shù)脂的結構,因而使吸附樹(shù)脂成為一個(gè)多品種的系列,在多個(gè)重要領(lǐng)域顯示出優(yōu)良的吸附分離性能。

吸附樹(shù)脂的優(yōu)良性能,使其在有機污水的處理方面成為一種不可取代的分離材料。苯酚廢水、農藥廢水、染料廢水是難于治理的幾種有機污水。用樹(shù)脂法吸附廢水中的這些污染物,不僅可消除污染,還可通過(guò)洗脫實(shí)現資源的回收利用。

2 吸附樹(shù)脂在處理工業(yè)廢水中的應用

2.1 樹(shù)脂吸附法處理C7H6O3甲酯生產(chǎn)廢水

C7H6O3甲酯又名冬青油，在自然界廣泛存在，是鹿蹄草、小當藥油的主要成分。還存在于晚香玉、檞樹(shù)、伊蘭伊蘭、丁香茶等的精油中。是一種用途廣泛的香料、溶劑和精細化學(xué)品中間體。工業(yè)上主要是以C7H6O3和甲醇為原料在濃H2SO4的催化作用下進(jìn)行酯化反應而得。目前我國多數廠(chǎng)家均采用間歇反應過(guò)程，需在高醇酸比、高硫酸用量的條件下進(jìn)行，除了生成目標產(chǎn)物C7H6O3甲酯以外還生成少量副產(chǎn)物5-磺基C7H6O3，并產(chǎn)生大量高濃度有機廢水，該廢水至今未能有效治理，造成了嚴重的環(huán)境污染。樹(shù)脂吸附法已成功用于處理多種高濃度化工廢水。采用樹(shù)脂吸附法處理某廠(chǎng)的C7H6O3甲酯生產(chǎn)廢水，廢水經(jīng)預處理去除甲醇后通過(guò)樹(shù)脂吸附去除廢水中大量的5-磺基C7H6O3及C7H6O3。其中5-磺基C7H6O3是重要的醫藥中間體、可用于制造表面活性劑、染料、有機催化劑和可作為多種金屬的的指示劑，有很大的回收價(jià)值。該實(shí)驗經(jīng)篩選優(yōu)選NDA-99 樹(shù)脂處理該廢水。

實(shí)驗結果表明， NDA-99樹(shù)脂吸附-脫附性能穩定，可去除大部分的有機污染物，上柱液CODcr 去除率接近60%，脫附率接近100%。而且樹(shù)脂在使用過(guò)程中無(wú)破碎現象，機械強度良好。廢水試樣經(jīng)樹(shù)脂吸附處理后，出水無(wú)色透明，CODcr 由原來(lái)的57000~59000 下降至6300 (mg/L)左右。

2.2 樹(shù)脂吸附法處理磺胺脒生產(chǎn)廢水

磺胺脒生產(chǎn)廢水一般呈黑紅色,其pH ≥11 ,COD 13000mg/ L 以上, 磺胺含量在17 ～22g/ L ,NaNO3 含量為230g/ L ,Na2CO3 為60g/L ,還有NaOH 和未知反應產(chǎn)生的少量有機物。

以江西某化工廠(chǎng)磺胺脒生產(chǎn)廢水為例,針對該廢水的生產(chǎn)特點(diǎn),研究了利用大孔吸附樹(shù)脂處理磺胺脒生產(chǎn)廢水的工藝流程及其最佳工藝條件,并對廢水治理的經(jīng)濟效益進(jìn)行了評估。

多次試驗結果表明,樹(shù)脂對該廢水的最佳處理量為13 倍樹(shù)脂體積的廢水,樹(shù)脂的工作吸附量為191g/ L ,磺胺的累計吸附率為88122 %;用5 %的NaOH 溶液進(jìn)行解吸,約用3倍樹(shù)脂體積的解吸劑就達到完全解吸,解吸率為97156 % ,磺胺回收率約86 %.

采用大孔樹(shù)脂吸附法處理磺胺脒生產(chǎn)廢水能有效地回收磺胺和硝酸鈉,帶來(lái)客觀(guān)的經(jīng)濟效益據對該工廠(chǎng)的調查,每生產(chǎn)1t 磺胺脒產(chǎn)生315m3 廢水,按1m3 廢水計算如下:本研究磺胺的回收率是86 % ,預期大型生產(chǎn)時(shí)磺胺的回收率不會(huì )低于90 %。南通純水處理設備以下分析僅按磺胺回收率80 %、NaNO3 的回收率以95 %計,則每m3 磺胺脒生產(chǎn)廢水可回收磺胺(SN)1318kg ,NaNO321815kg,同時(shí)能大幅度減少廢水中所含物質(zhì)對環(huán)境的污染，經(jīng)上述工藝處理后的廢水經(jīng)石家莊市環(huán)境監測中心監測, 依據《污水綜合排放標準》(GB897821996) ,廢水中COD 去除率達86 % ,全鹽量減少95 % ,環(huán)境效益顯著(zhù).

該處理工藝技術(shù)可行、操作簡(jiǎn)單、運行成本低、環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著(zhù),處理效果穩定,宜于推廣.

2.3 樹(shù)脂吸附法處理吐氏酸生產(chǎn)廢水

吐氏酸(Tobias2acid ,即2 - 萘胺- 1 - 磺酸) 是合成多種偶氮染料、色酚、J 酸和γ酸等萘衍生物的重要前體,通常以β- 萘酚為原料,在低溫條件下經(jīng)磺酰化、堿中和和胺基化,最后經(jīng)酸解反應而制得。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生含吐氏酸及其前體的深紅色酸性有毒廢水,造成嚴重而長(cháng)期的水環(huán)境污染

采用XDX- 1 大孔吸附樹(shù)脂對吐氏酸生產(chǎn)廢水進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附處理, 研究影響吸附的各種因素。結果顯示,該樹(shù)脂對廢水中濃度達14000mg/ L 的吐氏酸及其前體具有良好的吸附能力,廢水經(jīng)串聯(lián)二級吸附以后吐氏酸及其前體的濃度降低98% ,COD 降低86%;采用堿性甲醇溶劑解吸,解吸效率達到98% ,精餾解吸液回收的吐氏酸及其前體可返回生產(chǎn)車(chē)間,處理后廢水經(jīng)生化處理即可達到排放標準。

2.4 超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂處理有機化工廢水研究

2.4.1新型超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂開(kāi)發(fā)及去除水中有機物研究

對各種化學(xué)修飾樹(shù)脂的合成研究是開(kāi)發(fā)新型超高交聯(lián)樹(shù)脂的方向之一。例如,在樹(shù)脂結構表高交聯(lián)樹(shù)脂的方向之一。例如,在樹(shù)脂結構表面引入羥甲基和苯甲酰基團,或用乙酰基和鄰羧基苯甲酰基團修飾超高交聯(lián)聚苯乙烯,以獲得所需的吸附性能。南京實(shí)驗室純水處理設備將AmberliteXAD - 4 樹(shù)脂用卟啉進(jìn)行修飾后,得到一種新型化學(xué)修飾高分子吸附樹(shù)脂。由于在樹(shù)脂結構中引入卟啉分子后,增強了吸附劑與吸附質(zhì)之間的π- π作用,這種化學(xué)修飾樹(shù)脂對苯酚、氯代苯酚的吸附能力大大增強。

近年來(lái),國內外學(xué)者在新型超高交聯(lián)吸附劑的合成方法、機理研究和應用方面取得了很多創(chuàng )新性成果。Tsyurupa MP等研究表明超高交聯(lián)聚苯乙烯比一般大孔網(wǎng)狀聚合物對油脂、苯酚、氯代苯酚、染料、脂肪酸等具有較高的吸附量,對其它結構中有疏水作用的有機物也都有較好的吸附效果。這類(lèi)吸附劑對脫附劑的適應能力較強,通常可用熱水、蒸氣、有機溶劑、酸堿溶液等進(jìn)行再生。

2.4.2在處理有機化工廢水中的應用研究

近年來(lái),國內在樹(shù)脂吸附法去除有機化工廢水中各種有機物方面做了很多理論和應用研究工作。南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院有用超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂CHA - 111 處理C6OHCl5鈉生產(chǎn)廢水。廢水中C6OHCl5鈉含量為10000～15000 mgPL ,CODcr 約11000mgPL ;廢水經(jīng)樹(shù)脂吸附處理,批處理量為12BV(BV為樹(shù)脂床體積) ; 吸附出水中C6OHCl5含量≤1. 1mgPL ,去除率> 99 %;CODcr 總去除率≥80 %;脫附液經(jīng)酸化后可回收C6OHCl5,實(shí)現了廢水中原料的資源化。

大量的研究工作表明,超高交聯(lián)樹(shù)脂吸附法處理有機化工廢水具有以下特點(diǎn):

(1) 吸附效率高,容易脫附再生;

(2) 工藝簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,無(wú)需高溫高壓;

(3) 樹(shù)脂性能穩定,使用壽命長(cháng)(4～5 年) ;

(4) 固液容易分離,在水體中不會(huì )引入新的污染物;

(5) 適用范圍寬,廢水中有機物濃度從幾個(gè)到幾萬(wàn)毫克升,以及極性有機物和非極性有機物均可用此法進(jìn)行處理,并且亦適應用于非水體系中;

(6) 在治理廢水的同時(shí),可實(shí)現廢物資源化,運行費用低,廠(chǎng)家容易接受,便于推廣。實(shí)踐證明,用超高交聯(lián)樹(shù)脂吸附法處理有毒有機工業(yè)廢水是一項非常實(shí)用的污染治理技術(shù),特別適合于組分相對單一的高濃度有機化工廢水的處理,能夠實(shí)現廢水治理與資源回收相結合,必將有著(zhù)更廣闊的應用前景。

3 總結建議

吸附樹(shù)脂在工業(yè)廢水處理中的應用還有很多，它的發(fā)展還深遠影響極大地促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科和應用領(lǐng)域的發(fā)展。如上所述,在環(huán)保領(lǐng)域的應用,極大地提高了處理工業(yè)廢水的技術(shù)水平。發(fā)展至今,不僅多孔樹(shù)脂的品種增多、質(zhì)量提高、應用規模和范圍大大地擴展,其在醫藥、食品添加劑、化工催化、科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟中重要性也日益增大。特別是在中草藥有效成分的提取、純化方面已成為不可缺少的關(guān)鍵技術(shù),對中藥的振興、實(shí)現中藥現代化正在發(fā)揮重要的作用。

但吸附樹(shù)脂也存在一些缺點(diǎn)，如近年來(lái)，不少人提出了“大孔樹(shù)脂使用安全問(wèn)題”,主要是致孔劑和降解物的毒性。南京反滲透純水處理設備2000 年11 月,國家藥品審評中心組織召開(kāi)了”大孔吸附樹(shù)脂分離純化技術(shù)專(zhuān)題討論會(huì )”. 有關(guān)專(zhuān)家就大孔吸附樹(shù)脂的規格標準、殘留物限量、安全性、前處理及再生合格的評價(jià)標準等問(wèn)題提出許多建設性的意見(jiàn)與建議.建議從以下三個(gè)方面入手:

1) 加強對大孔樹(shù)脂從生產(chǎn)到應用各環(huán)節的監控. 對大孔樹(shù)脂的生產(chǎn),應從生產(chǎn)原料和制造工藝技術(shù)的優(yōu)化來(lái)改善產(chǎn)品的質(zhì)量. 對食品、醫藥等應用行業(yè),可以采用“良好生產(chǎn)規范”(GMP) 和“危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)”(HACCP) 的管理技術(shù),解決生產(chǎn)和流通中的品質(zhì)控制問(wèn)題.

2) 加強大孔樹(shù)脂吸附基礎理論的研究,發(fā)展安全高效的吸附劑.

3) 發(fā)展樹(shù)脂殘留物、裂解物或其它相關(guān)有害物質(zhì)的快速檢測技術(shù),使大孔樹(shù)脂吸附分離工藝向自動(dòng)化控制方向發(fā)展,以確保質(zhì)量穩定.

所以，吸附樹(shù)脂還有很大的發(fā)展前景，特別是在工業(yè)廢水處理方面，將更具廣泛性，對于增加可利用水資源，改善水環(huán)境具有很重要意義。