高效離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀

?

????含酚廢水是化工工業(yè)生產(chǎn)中常見的高毒性、難處理廢水，主要來源于煤化工、石油化工、苯酚生產(chǎn)及酚醛樹脂廠等。例如，煤氣化過程剩余氨水中含酚量達到4000~6800mg/L，煤焦油加工粗酚精制產(chǎn)生酚水濃度達到3000~4000mg/L。然而酚類化合物又是有機化工生產(chǎn)的基本原料，在化學工業(yè)中有著廣泛的用途。因此，處理工業(yè)含酚廢水，一方面應使其含酚量大幅度下降，減少對環(huán)境的污染，另一方面則應盡量回收廢水中的酚類物質(zhì)，使其變廢為寶。（高效離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀?）

????多年來，國內(nèi)外研究者對含酚廢水的治理和回收做了大量工作，并已研究出多種方法，主要包括物理法、化學法、生物法和聯(lián)合處理技術幾大類。筆者總結了目前較常用的含酚廢水治理技術，并對各種方法的應用前景和發(fā)展趨勢做出了展望。

1溶劑萃取法

????溶劑萃取法是目前最成熟的處理工藝，已廣泛應用于工業(yè)含酚廢水的治理上。該方法是利用難溶于水的萃取劑與廢水接觸，實現(xiàn)酚類物質(zhì)的相轉(zhuǎn)移。其優(yōu)點在于設備投資少、占地面積小、操作方便、能耗低，同時能有效回收廢水中的酚類物質(zhì)，適用于高濃度含酚廢水的治理。缺點則是萃取過程中返混嚴重，易造成溶劑損失和二次污染。（高效離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀）

????萃取劑影響著萃取操作的效果以及萃取產(chǎn)物的質(zhì)量、組成、分離程度，因此選擇經(jīng)濟又高效的酚類回收和可再生萃取劑是含酚廢水萃取技術的實施關鍵。目前工業(yè)上使用較多的傳統(tǒng)型萃取劑有苯、重苯、N-503煤油、醋酸乙脂、異丙醚、苯乙酮、磷酸三丁酷(TBP)等。其中N-503是最常用的高效脫酚萃取劑，單級萃取率可達95 %以上。但萃取后的廢水含酚量仍不符合排放標準，適合作為一級回收處理。欲使廢水達到排放標準，須進行二級生化處理。而目前新研制開發(fā)的萃取劑如上海大學Z.Li等合成的N-辛酸毗咯烷(OPOD )?，對苯酚的萃取性能更好，脫酚效率高，萃取分配比高達400以上。朱某等采用碳酸二甲酷DMC}30J對含酚廢水進行萃取處理，也取得了較好的結果，并指出DMC是優(yōu)良溶劑，在儲運、使用中安全性高，毒性小，是值得推廣的綠色溶劑。（高效離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀?）

?

????Chufen Y等以甲基異丁基酮(MIBK)作為萃取劑處理煤氣化含酚廢水，廢水含酚量5000mg/L，CODcr值為20000mg/L，pH值10。工藝流程圖如圖2.1所示，待處理廢水進入靜態(tài)混合器，與來自萃取塔的溶劑MIBK并流混合，萃取溶劑和廢水體積比(相比)1:6，經(jīng)萃取作用后，進入油水分離器靜止24min，萃余液進入萃取塔，再次經(jīng)過多級逆流萃取。經(jīng)處理后的廢水總酚去除率超過93%, CODCr值也大幅度降低，去除率超過了80%。所用萃取劑可采用精餾法分離再生，滿足循環(huán)萃取要求，同時能有效回收酚類物質(zhì)。

隨著絡合萃取劑的研究開發(fā)，絡合萃取技術已在工業(yè)含酚廢水的治理上得到廣泛應用。顧某等使用絡合萃取劑為20%TBP一煤油溶液，與酚形成1:1的絡合物，對酚濃度為300Um叭的堿渣廢水單級萃取率超過90%，有效降低了堿渣廢水對后續(xù)生化處理的沖擊?；げ窟B云港研究院采用自行開發(fā)的新型萃取劑}[33}處理水楊酸生產(chǎn)中含酚量高達6000~12000mg/L的離心廢水，萃取率高于99.5 %，反萃取率高于99%分配比達100以上，而且溶解度小，消耗量小，分層速度快。Xu等應用新型固定相絡合萃取劑QH-1的研究結果顯示，當相比為1:14:1，轉(zhuǎn)速為2500~4000r/min，苯酚的單級萃取效率高于95%，分配系數(shù)高達108.6，用15%NaOH反萃再生效率可達99%，該法應用于單級或多級固定床中可以除去較寬濃度范圍的含酚廢水，具有操作范圍廣、容易再生、處理效果好等特點，是具有價格優(yōu)勢、高效、可靠的新型絡合萃取劑。（CWL-M離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀?）

1.2乳化液膜分離技術

????乳化液膜是1968年美國某公司的華裔科學家發(fā)明的一種新型的分離技術。與溶劑萃取技術相比，乳化液膜技術具有選擇性高、相傳遞面積大、分離效果好等優(yōu)點，并可以實現(xiàn)萃取、反萃取一步完成的目的，適用于工業(yè)操作。由于液膜分離技術的應用前景非常廣闊，因而受到世界各國科學家們的重視，研究成果層出不窮。（CWL-M離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀?）

????20世紀70年代初期，Cussler成功研究出含流動載體的乳化液膜，使液膜的應用范圍進一步擴大。M.Xiao等[36)在近期的研究中采用硅膠液膜負載PDMS和氫氧化鈉溶液，考察流速、酚濃度溫度和pH四個因素對酚滲透率以及總傳質(zhì)系數(shù)(OMTC的影響，發(fā)現(xiàn)V=2.0 L/d, pH=13.0, T=50℃時對質(zhì)量濃度高達5 OOOm叭的酚去除率大于95 % } OMTC達到了10"'m/s，該研究也為液膜法在高濃度含酚廢水處理研究上提供了新思路。

1.3吸附法

????吸附法是一種傳統(tǒng)的含酚廢水處理方法，是利用比表面積較高的多孔吸附劑將廢水中的酚類物質(zhì)吸附回收。此方法的優(yōu)勢在于設備簡單、操作方便、凈化效率高、吸附量大、吸附選擇性高等，但只適用于低濃度含酚廢水的處理。按其使用的吸附劑不同可分為固體吸附法、樹脂吸附法等。

?

????目前國內(nèi)外使用較廣泛的固體吸附劑有活性炭、活性碳纖維、磺化煤、粉煤灰、以及膨潤土等。固體活性炭的吸附容量大，對高、低濃度含酚廢水均有較好的去除效果，但其吸附劑的再生過程有一定困難。而活性碳纖維(ACF)相比于粉末或顆粒狀活性炭，具有吸附容量大，吸附、解吸速率高，再生條件溫和等優(yōu)點，近年來在含酚廢水處理中的應用研究逐漸增加。郭某等通過靜態(tài)和動態(tài)試驗對活性炭纖維吸附廢水中的酚進行了研究，測定了吸附等溫線，考察了活性炭纖維的用量、苯酚濃度，以及過柱流速對吸附性能的影響。結果表明，活性炭纖維對苯酚的動態(tài)吸附容量為256mg/g;隨著活性炭纖維用量的增加，處理水穩(wěn)定時間延長;苯酚濃度越高，穿透時間越短;過柱流速越大，穿透時間越短。（高效離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀）

樹脂吸附法是采用大孔徑樹脂作吸附劑，降低廢水中的酚類有機物濃度。例如美國科學工作者在20世紀}o年代研制的Amberlite XAD系列樹脂，具有孔隙率高、吸附容量大、機械強度高等優(yōu)點。國內(nèi)目前也相繼開發(fā)出H系列、GDX系列、NKA系列樹脂，其性能已接近或超過國外產(chǎn)品。如謝某等在超臨界條件下研究發(fā)現(xiàn)NKA-II樹脂對苯酚有較強的吸附能力，同時能將廢水中酚類化合物有效回收，降低能耗。圖2.2為樹脂吸附法處理含酚廢水的典型工藝流程。

1.4蒸汽脫酚法

蒸汽脫酚法原理是利用含酚廢水中揮發(fā)酚可與水蒸汽形成共沸混合物的特性，當揮發(fā)性酚的蒸汽壓與水蒸汽的蒸汽壓之和超過外界壓力時，含酚廢水就開始沸騰，并促進揮發(fā)酚由液態(tài)轉(zhuǎn)入氣態(tài)。同時，由于酚在氣態(tài)中的平衡濃度大于酚在水中的平衡濃度，當含酚廢水被加熱至95~100℃時，使其從脫酚塔頂部向下噴淋，與從塔底向上流動的水蒸汽連續(xù)進行接觸對流，廢水中的揮發(fā)性酚立即轉(zhuǎn)入到水蒸氣中，從而達到含酚廢水凈化的目的。蒸汽脫酚法主要用于高濃度揮發(fā)酚的處理上，回收酚的質(zhì)量好，不帶進其他污染物。

1.5超聲波降解法

????超聲波是一種高頻機械波，具有波長短、能量集中的特點。超聲降解廢水中酚類化合物主要源于聲空化一液體中空腔的形成、振蕩、生長、收縮至崩潰，及由此引發(fā)的物理、化學變化。液體聲空化的過程是集中聲場能量并迅即釋放的過程?？栈荼罎r，在極短時間內(nèi)并且在空化泡周圍的極小空間內(nèi)，產(chǎn)生5000K以上的高溫和大約5X10乍a的高壓，溫度變化率高達109K/s，并伴隨強烈的沖擊波及時速達400km的射流或兩者同時出現(xiàn)，這就為在一般條件下難以實現(xiàn)或不可能實現(xiàn)的化學反應，提供了一種新的非常特殊的物理環(huán)境，開啟了新的化學反應通道(as-as]。目前，一般認為超聲降解酚類化合物有三個主要途徑:高溫熱解、·OH自由基氧化以及超臨界水氧化。國外學者Christian Peterier等研究了氯代苯酚、苯酚等的超聲波化學降解過程，發(fā)現(xiàn)這些酚類化合物最終都被完全礦化為HCI ,H2O、?CO和CO2.（高效離心萃取機處理含酚廢水的技術現(xiàn)狀）

????盡管超聲技術具有操作方便、高效、無污染或少污染的特點，是一項很有前景