高效離心萃取機(jī)處理工業(yè)含酚廢水的研究進(jìn)展

高效離心萃取機(jī)處理工業(yè)含酚廢水的研究進(jìn)展

摘要:工業(yè)含酚廢水毒性高，對環(huán)境危害大。因此，研究和開發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的含酚廢水處理技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。本文綜述了現(xiàn)階段國內(nèi)外含酚廢水技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，著重討論了物理法和高級氧化法的處理技術(shù)，同時指出生物法目前獲得了廣泛應(yīng)用，并探討了相關(guān)工藝的應(yīng)用前景。

工業(yè)含酚廢水主要來自于焦化、煤氣、煉油和以酚類為原料的化工、制藥等行業(yè)，其來源廣、危害大，是較常見的有害工業(yè)廢水之一，且治理難度較大。含酚廢水在我國水污染控制中被列為重點解決的有害廢水之一。化工、煉油等行業(yè)廢水含酚量往往在1 000 mg/L以上，因此，對高毒性、難降解的苯酚廢水進(jìn)行有效地治理意義非常重大。治理工業(yè)含酚廢水一方面是盡量減小污染物含量，使其達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn);另一方面則是研究高效可靠的回收工藝，盡量回收利用水中有價值的酚類等物質(zhì)，實現(xiàn)資源再生利用。本文對目前國內(nèi)外的一些含酚廢水處理技術(shù)的進(jìn)展及發(fā)展趨勢進(jìn)行了論述。

1物理法

物理法即利用物理作用除去含酚廢水中的污染物以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的方法，主要包括溶劑萃取法、吸附法和膜分離法等。

1.1溶劑萃取法

????溶劑萃取法是利用難溶于水的萃取劑與廢水接觸，使廢水中酚類物質(zhì)與萃取劑結(jié)合，實現(xiàn)酚類物質(zhì)的相轉(zhuǎn)移。溶劑萃取法有物理萃取法和絡(luò)合萃取法兩種，其關(guān)鍵工藝有兩個:一是富集操作，即將待分離的酚類廢水和萃取溶劑混合，酚類化合物被萃取劑中的絡(luò)合劑絡(luò)合而轉(zhuǎn)移至萃取相中;二是反萃取操作，即為了實現(xiàn)有價值酚類化合物的回收和萃取劑的循環(huán)利用，將萃取劑進(jìn)行再生處理。

目前，絡(luò)合萃取法在工業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。陸某采用磷酸三丁酯作為絡(luò)合萃取劑，通過研究，指出磷酸三丁酯類絡(luò)合劑對含酚廢水的萃取能力較強，由20 %磷酸三丁酯一80%甲苯組成的混合絡(luò)合萃取劑萃取性能良好，體現(xiàn)了絡(luò)合萃取法的優(yōu)點。崔某等利用絡(luò)合離心萃取法處理含酚廢水，該法是基于可逆絡(luò)合反應(yīng)的有機(jī)稀溶液萃取分離的基本原理而開發(fā)的，包括新型絡(luò)合萃取劑、萃取設(shè)備在內(nèi)的整套工藝。與傳統(tǒng)的工業(yè)處理方法相比，該法投資省、占地面積小、設(shè)備操作彈性大、消耗低，不但解決了高濃度廢水處理這一技術(shù)難題，降低了環(huán)境污染，保障了生產(chǎn)系統(tǒng)的長期、穩(wěn)定、連續(xù)運行，而且回收的酚可以重新利用。

1.2吸附法

????吸附法是一種簡單易行的污水處理方法。目前，使用較為廣泛的有活性炭、磺化煤、膨潤土等。吸附樹脂因容量相對較大，再生較為容易而研究較廣。王某等合成酚輕基修飾的新型超高交聯(lián)樹脂JN - 2，該樹脂對苯酚有較好的吸附一脫附性能。采用JN-2樹脂吸附技術(shù)可對堿性紫生產(chǎn)過程中排放的高濃度含酚廢水進(jìn)行治理。結(jié)果表明，在溫度小于30℃、流量小于3 BV/h條件下，廢水中酚類物質(zhì)的去除率大于98% , CODcr,.的去除率約99 %，吸附出水可直接進(jìn)行生化處理，樹脂吸附后采用稀堿脫附，效果穩(wěn)定。

目前，對活性炭予以改性以處理含酚廢水的研究也較多。生物活性炭技術(shù)(BAC)是一種有效的水處理方法，它是在活性炭技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，利用活性炭對水中有機(jī)物及溶解氧有很強的吸附特性，將其作為載體，使其成為微生物聚集、繁殖生長的良好場所，該方法延長了活性炭的吸附飽和時間和活性炭使用壽命，強化了活性炭的吸附處理效果。吳某等利用活性炭對微波有較強的吸收能力和強化化學(xué)反應(yīng)的特性，采用微波輻射/活性炭工藝，對工業(yè)高濃度含酚廢水進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明:對苯酚濃度約為1 000 mg/L的廢水，在微波功率300、固液比1:20、微波輻射30 min的條件下，苯酚的去除率可達(dá)到85.4%，較單獨的活性炭吸附苯酚去除率提高了20.3%。

1.3膜分離法

????膜分離技術(shù)近年來發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛，該技術(shù)具有分離效率高、無相變、無化學(xué)反應(yīng)、體積小、能耗低和操作方便等優(yōu)點。膜分離技術(shù)應(yīng)用于廢???處理，既能對廢水進(jìn)行有效的凈化，又能回收一些有用的物質(zhì)，因此在廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用并顯示了廣闊的發(fā)展前景。膜分離法主要利用超濾膜、納濾膜、液膜以及膜生物反應(yīng)器等。其中，納濾是20世紀(jì)70年代中后期開發(fā)的一種新型膜分離技術(shù)，其分離基于篩分效應(yīng)和荷電效應(yīng)。對石油工業(yè)的含酚廢水，采用納濾技術(shù)，不僅酚的去除率可達(dá)95%以上，而且在較低壓力下能高效地將廢水中的鎳、汞、欽等重金屬高價離子脫除，其費用比反滲透等方法低得多。

膜吸收法采用疏水微孔膜將含揮發(fā)性苯酚的廢水與吸收液隔于膜兩側(cè)，廢液中的苯酚在兩側(cè)濃差的作用下，沿膜微孔向膜的另一側(cè)擴(kuò)散，被另一側(cè)的吸收液(NaOH溶液)吸收、反應(yīng)生成酚鈉。膜萃取法與膜吸收法原理接近，只不過膜的另一側(cè)的吸收液被萃取劑(MTBE、異丙苯或45%異丙苯和55%的α-苯乙烯混合溶劑)所取代。真空膜蒸餾膜是利用壓差的作用，使苯酚分子從膜的一側(cè)透過膜微孔到達(dá)另一側(cè)，通常廢水一側(cè)為常壓或正壓，而另一側(cè)為負(fù)壓。

2高級氧化法

高級氧化法是在水處理過程中以輕基自由基作為主要氧化劑的氧化技術(shù)，因其處理含酚廢水具有降解徹底、無二次污染、停留時間短等優(yōu)點，近年來受到國內(nèi)外相??科技工作者的青睞。

2. 1化學(xué)氧化法

????目前工業(yè)上一般采用濕式催化氧化法進(jìn)行處理。該法是在傳統(tǒng)的濕式氧化法中加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)能在更加溫和的條件下和更短的時間內(nèi)完成。研究較多的氧化劑有Fenton試劑、H2O2及CIO2等。喬某等對CIO2用于含酚廢水的處理進(jìn)行了實驗研究，確定了在實驗中處理含酚廢水的最佳反應(yīng)條件，并通過正交試驗分析評價了反應(yīng)時間、CIO2質(zhì)量濃度、投入量、CIO2活化時間及廢水pH值等因素對苯酚去除率的影響。

目前，按催化劑的形態(tài)不同，催化劑可分為均相催化劑和非均相催化劑。其中，后者是目前研究的熱點。呂某等以不同Si/Al比分子篩制備了分子篩催化劑，研究了廢水pH值、反應(yīng)溫度及催化劑用量等對酚降解的影響。分子篩催化劑的應(yīng)用，可以有效克服Fenton試劑體系中存在大量鐵離子的缺陷。此外，臭氧作為氧化劑對酚類的處理研究也逐漸受到重視，李某等用輕基自由基與臭氧聯(lián)合使用處理含酚廢水，在電磁波作用下對含酚廢水處理效果進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，對于濃度為0. 500g/L的含酚廢水，在處理時間為5 min的條件下，苯酚的去除率達(dá)到98. 23 % , COD的去除率可達(dá)到68 .12%。

2. 2光催化氧化法

目前用作光催化氧化有機(jī)物的半導(dǎo)體多為TiO2。TiO2的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無毒，價廉易得，但在如何更好利用太陽能、提高量子效率方面尚需突破。目前，將光催化與Fenton試劑體系相結(jié)合處理較高濃度的含酚廢水是研究熱點。劉某等研究了太陽光-Fenton預(yù)處理工藝。結(jié)果表明，可明顯提高含酚廢水的生物降解性，可將含酚廢水的COD值由1 357 mg/L降至104 mg/L，揮發(fā)酚含量由198. 4mg/L降至0 . 47 mg/ L。

2. 3電催化氧化法

電催化氧化技術(shù)因具有處理污染物能力強、設(shè)備體積小、無二次污染等優(yōu)點近年來廣受關(guān)注。賈某等采用電化學(xué)一多相催化反應(yīng)器研究了苯酚的電化學(xué)氧化過程。該反應(yīng)電解苯酚的最佳操作條件為:電壓25 V , Na2SO4的質(zhì)量濃度為1 000mg/L, pH值為2. 5。但電催化氧化法的能耗較大，成本較高，制約了其實際應(yīng)用與推廣。因此，在這一領(lǐng)域，高性能陽極及負(fù)極性三維電極技術(shù)等一些低能耗的方法和技術(shù)成為研究新熱點。

2. 4超聲波化學(xué)氧化法

超聲波化學(xué)氧化法是利用超聲波輻射溶液，產(chǎn)生5 000 K以上高溫的空化氣泡及強氧化性物質(zhì)來降解酚類等有機(jī)污染物，是20世紀(jì)80年代后期新發(fā)展起來的高效處理技術(shù)。Christian等研究了氯代苯酚、苯酚等的超聲波降解過程，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。但與其他的水處理技術(shù)相比，超聲輻射降解法存在處理量小、費用高等缺點，目前正處于探索階段。近年來，超臨界技術(shù)也開始應(yīng)用于含酚廢水的處理中。丁某等在亞臨界及超臨界條件下，用間歇式、連續(xù)式反應(yīng)器研究了溫度、壓力、停留時間對苯酚去除率的影響，發(fā)現(xiàn)在很短的停留時間內(nèi)苯酚的去除率可超過96%，即使在相對溫和的超臨界反應(yīng)條件下，苯酚氧化的中間產(chǎn)物含量也相當(dāng)少，證明了超臨界氧化技術(shù)的高效性和氧化的徹底性。

3生物處理法

????生物處理法的基本原理是利用微生物吸附和分解廢水中的酚類物質(zhì)，把有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的無害物質(zhì)，其優(yōu)點是設(shè)備簡單、處理效果好、受氣候條件影響小等;缺點是預(yù)處理要求高，運行開支較大。應(yīng)用較多的有活性污泥法、生物濾池法、接觸氧化法及生物流化床法。

????雖然含酚廢水種類繁多，各種工業(yè)含酚廢水的特性也不盡相同，但其中絕大部分有機(jī)污染物都是可以生物降解的，且利用生物法處理極少產(chǎn)生二次污染。張某研究了在磁場作用下，用苯酚作為唯一碳源和能源的Pseudomonas sp. WQ-03菌株在不同磁感