大孔吸附樹(shù)脂在含酚廢水中的應用研究  

[摘要]本文主要介紹了SD300樹(shù)脂吸附法處理工業(yè)含酚廢水的試驗結果和應用實(shí)例，結果表明，吸附樹(shù)脂具有好的吸附性能、吸附容量和洗脫性能，吸附樹(shù)脂物化性能穩定。

[關(guān)鍵詞]大孔吸附樹(shù)脂；含酚廢水；應用

1 前言

^{含酚廢水主要來(lái)自石油化工廠(chǎng)、樹(shù)脂廠(chǎng)、塑料廠(chǎng)、合成纖維廠(chǎng)、煉油廠(chǎng)和焦化廠(chǎng)等化工企業(yè)。它是水體的重要污染物之一，我國規定揮發(fā)酚的排放標準為0.5mg/L[1]。酚類(lèi)化合物是一種原型質(zhì)毒物，所有生物活性體均能產(chǎn)生毒性。人如果長(cháng)期飲用被酚污染的水能引起慢性中毒，出現貧血、頭昏、記憶力衰退以及各種神經(jīng)系統的疾病，嚴重的會(huì )引起死亡。含酚廢水不僅對人類(lèi)健康帶來(lái)嚴重威脅，也對動(dòng)植物產(chǎn)生危害[2]。毫無(wú)疑問(wèn)，含酚廢水排入水體或用于灌溉均需經(jīng)過(guò)治理處理，使之符合達到國家要求的排放標準。}

^{處理含酚廢水用較多的是活性炭吸附。本文研究了大孔吸附樹(shù)脂處理含酚廢水，大孔吸附樹(shù)脂是內部呈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )結構的高分子珠狀體，具有優(yōu)良的孔結構和很大的比表面積，通過(guò)范德華引力可從水中吸附有機溶質(zhì)[3]，實(shí)現廢水中有機物的富集和分離[4]。與其它方法相比，大孔樹(shù)脂吸附法具有吸附效果好、脫附再生容易、性能穩定、適用范圍寬、實(shí)用性好、可實(shí)現綜合利用等特點(diǎn)，是處理含酚工業(yè)廢水的有效方法。}

2 試驗部分

2.1儀器和試劑

2.1.1儀器：內徑10mm玻璃吸附柱，721分光光度計，25mL磨口比色管

2.1.2試劑：A.R苯酚，A.R丙酮，4-氨基安替比林，鐵氰化鉀，濃氨水，氯化銨。

2.2實(shí)驗過(guò)程

在吸附柱中加入10~11ml大孔吸附樹(shù)脂，用10~20BV丙酮慢速淋洗樹(shù)脂，淋洗液與水混合后無(wú)明顯的油珠滴，則證明樹(shù)脂已洗凈，再用10~20BV的去離子水淋洗樹(shù)脂，排盡氣泡。以濃度為6500mg/L的苯酚水以流速為3.0~3.5ml/h的速度通過(guò)吸附柱，分段檢測流出液苯酚的濃度。當接近吸附終點(diǎn)時(shí)，每次分析的流出液的體積應為5~2ml。當流出液苯酚濃度達到10mg/L時(shí)為吸附終點(diǎn)。樹(shù)脂失效后，進(jìn)行再生，用純水以2BV/h的流速將殘留苯酚洗出，清洗五個(gè)樹(shù)脂床層后，用2倍樹(shù)脂體積4%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行洗脫，收集洗脫液。

2.3實(shí)驗結果

不同周期吸附數據見(jiàn)表1，吸附曲線(xiàn)見(jiàn)圖1；不同周期的吸附容量、洗脫量和解析率見(jiàn)表2。

表1  不同周期流出液中苯酚濃度（mg/ml）及樹(shù)脂吸附酚量（g/L-R）

圖1   不同周期流出液中苯酚濃度（mg/ml）變化曲線(xiàn)

表2  不同周期樹(shù)脂吸附容量、洗脫量和洗脫率

2.4數據分析

從五個(gè)周期的試驗數據來(lái)看，SD300樹(shù)脂對苯酚吸附容量高達100g/L-R。五個(gè)周期的運行結果基本一樣，說(shuō)明SD300樹(shù)脂的重復性好、洗脫率高。SD300作為一種大孔吸附樹(shù)脂，具有特殊的孔結構和比表面積，非常適合吸附酚類(lèi)物質(zhì)。經(jīng)洗脫后，此樹(shù)脂可重使用。同時(shí)，該樹(shù)脂抗污染能力強，具有很高的吸附能力、耐溫性、穩定性和機械強度，非常適合實(shí)際生產(chǎn)。

2 應用實(shí)例

常州永泰興化工公司采用烷氧基化法生產(chǎn)對硝基苯乙(甲)醚，經(jīng)還原制得對氨基苯乙(甲)醚，在生產(chǎn)過(guò)程中由于有副反應存在，產(chǎn)生大量的含酚廢水。國內外有大量的報導采用大孔吸附樹(shù)脂處理含酚廢水，大孔吸附樹(shù)脂是一類(lèi)不含離子交換基團,具有大孔結構的高分子吸附劑。理化性質(zhì)穩定,不溶于酸、堿及有機溶劑,對有機物有濃縮、分離的作用,且不受無(wú)機鹽類(lèi)及強離子、低分子化合物的干擾。其吸附性能與活性炭相似,與范德華力或氫鍵有關(guān)。同時(shí),網(wǎng)狀結構和高比表面積,使得其具有篩選性能。了解到可采用大孔吸附樹(shù)脂代替活性碳處理含酚廢水，該公司經(jīng)過(guò)大量應用對比試驗，最終選用國內離子交換樹(shù)脂行業(yè)具有先進(jìn)制造技術(shù)和應用技術(shù)的龍頭企業(yè)----浙江爭光實(shí)業(yè)股份有限公司開(kāi)發(fā)的SD300樹(shù)脂處理該廢水。

2.1 試驗情況

^{該系統交換器裝填5m3大孔吸附劑SD300，廢水pH=5，運行流速5～7BV／h，溫度90～100℃下吸附，經(jīng)處理的廢水中對酚濃度可從2500～5000mg／L下降到5mg／L以下，以10%氫氧化鈉溶液為洗脫劑，解吸流速1～2BV／h，50℃解吸，對酚的回收率可達90％以上，回收產(chǎn)品的質(zhì)量較好，可加以綜合利用。}

SD300樹(shù)脂實(shí)際應用的廢水中酚濃度為4500～5000mg／L，不同周期吸酚數據見(jiàn)表3，吸附曲線(xiàn)見(jiàn)圖2；不同周期的吸附容量、洗脫量和洗脫率見(jiàn)表4。

表3  不同周期流出液中苯酚濃度（g/ml）及樹(shù)脂吸附酚量（g/L-R）

圖2   不同周期流出液中苯酚濃度（g/L）變化曲線(xiàn)

表4  不同周期樹(shù)脂吸附容量、洗脫量和洗脫率

2.2 試驗樹(shù)脂性能評價(jià)

為了觀(guān)察樹(shù)脂應用于實(shí)際生產(chǎn)中性能變化，在兩年的生產(chǎn)中我們對樹(shù)脂取樣進(jìn)行分析檢測，同時(shí)與新樹(shù)脂的性能進(jìn)行對比。試驗結果見(jiàn)表5。

表5  SD300運行初期和運行兩年性能對比

從上表看，SD300樹(shù)脂在運行兩年來(lái)，樹(shù)脂的性能基本上沒(méi)有發(fā)生大的變化，說(shuō)明樹(shù)脂在使用一年后樹(shù)脂交換能力基本上還保持新樹(shù)脂的能力。樹(shù)脂有效粒徑有所降低，這是因為樹(shù)脂在使用一年后，由于受轉型體積發(fā)生變化以及樹(shù)脂在反洗沖洗過(guò)程中的影響，樹(shù)脂難免會(huì )受到磨損，少量的樹(shù)脂顆粒變細。樹(shù)脂的磨后圓球率下降幅度僅為4.96%，樹(shù)脂仍保持圓球狀，說(shuō)明SD300整體的強度并沒(méi)有發(fā)生很大變化。SD300樹(shù)脂使用兩年后，其性能基本上沒(méi)有發(fā)生變化，還完全可以用于實(shí)際生產(chǎn)。

3 結論

綜合SD300樹(shù)脂對含酚廢水的吸附和洗脫試驗以及樹(shù)脂在現場(chǎng)使用兩年后性能的變化，可以得出以下結論：

3.1采用大孔吸附樹(shù)脂可以很好地處理含酚廢水。樹(shù)脂對酚的吸附選擇性很高，吸附率通常大于99％，COD明顯降低。廢水經(jīng)吸附后，一般都可達標，且不產(chǎn)生二次污染。用稀堿或有機溶劑脫附，洗脫率可達95％以上，且脫附高峰集中，無(wú)拖尾現象。

3.2吸附樹(shù)脂有較高的耐氧化、耐酸堿、耐有機溶劑的性能，機械強度較好，可在150℃以下長(cháng)期使用，在正常情況下，樹(shù)脂年損耗率小于5％。

3.3此法可富集回收其中大部分酚類(lèi)產(chǎn)品或原料，與其它方法相比，此法工藝簡(jiǎn)單，不需要特殊設備，技術(shù)容易掌握，可實(shí)現自動(dòng)化。裝置運轉過(guò)程中熱能、電能消耗較低，通?；厥债a(chǎn)品的價(jià)值可與處理裝置的運轉費用相當，有的尚有盈余。使用大孔吸附樹(shù)脂既可以很好地處理含酚廢水，保護環(huán)境，又能回收產(chǎn)品，變廢為寶，具有很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。