一种高效环保处理乙醛废水的方法

2019-07-27陈军胡千平

安徽化工 2019年3期

胡盼，陈军，胡千平

（安徽国星生物化学有限公司，安徽省杂环化学实验室，安徽马鞍山 243100）

乙酸作为一种重要的有机化工原料，广泛应用于轻纺、医药、染料、香料、农药等行业，但这些行业在生产过程中会产生不同浓度的废醋酸，若不进行回收利用或处理方法不当，会造成污染，增加生产成本；如果进行有效的处理，对防治污染、经济效益、持续发展等有着重要意义[1-2]。因此，为实现乙酸废水的达标排放，寻找一种经济环保且处理量相对较大的废水处理方法非常重要。

乙醛废水主要是乙醇催化氧化合成乙醛时产生的乙酸废水，为解决车间废水高COD的问题，将现有废水经过树脂吸附后COD从8 000 mg/kg降解到100 mg/kg以下，将吸附出水生化处理补充碳源，或者循环利用，然后利用液碱作为脱附剂对树脂再生。在进水前通过对水的预处理过程降低了对废水指标的要求，不仅处理成本低，且处理量大，能达到每天1 000吨的处理量，且能产生20%的醋酸钠副产品15吨左右，树脂再生所用水能无限循环，且不影响第二次的吸附效果，很大程度上为公司废水处理系统减负，且连续自动化控制能保证设备在稳定状态下运行，保证产品具有稳定的成分和浓度，树脂再生时也不必中断正常生产。

目前，乙酸废水的处理方法主要有加碱中和后直接进行生化处理、膜分离处理、树脂吸附等处理方法。膜分离技术投资大，膜国产率低，价格昂贵，而且膜寿命短；分离装置要求稳流、稳压气体，操作要求高，不适用于工业上处理大规模的乙酸废水；加碱直接中和后进行生化处理不仅不能达到国家一级排放标准，且公司生化系统压力大。本文系统研究了树脂吸附法处理乙醇催化氧化合成乙醛生产过程中产生的乙酸废水,考查了吸附-脱附的影响因素,并优化了工艺参数,废水经生化处理达到国家一级排放标准。该工艺操作简单，运行稳定可靠，处理量大，处理后的废水可以直接套用，实现了污水零排放，且成功地回收了废水中的有用物质乙酸钠，给企业带来了经济效益，达到了降本增效且环保的目的[3]。

1 实验材料和方法

1.1 废水来源及水质

实验所用废水来自乙醇催化氧化合成乙醛生产过程中产生的乙酸废水。水质情况见表1。

表1 水质情况

1.2 实验材料

TG628A光电分析天平（上海析域仪器设备有限公司）；BT100-1L多通道蠕动泵（广州航信科学仪器有限公司）；pHS-25酸度计（上海金科雷磁仪器厂）；HP1056、HP1058大孔弱碱性吸附树脂（江苏海普科技有限公司）；20%液碱（德州市德城区吉祥孵化设备厂）。

1.3 实验方法

1.3.1 废水预处理

原废水偏酸性,略浑浊,过滤器过滤后即为树脂吸附水样。

1.3.2 静态吸附实验

准确称量一定量的干燥至恒重的树脂置于250 mL带玻璃塞的锥形瓶内，加入100 mL的乙酸废水，将锥形瓶放在水浴恒温振荡器中，在一定温度下，以100 r/min的转速振荡6 h，使吸附达到平衡，筛选出最佳的吸附树脂。

1.3.3 动态吸附实验

树脂吸附实验在自制的小型玻璃吸附柱内进行，如图1所示。吸附柱内径为25 mm，高度为34 cm。在吸附柱中加入体积为250 mL的树脂，采用上部进水，下部出水的方式。将乙酸废水分别以2BV/h、4BV/h、6BV/h（BV为柱体积，1BV=250 mL）的流速（蠕动泵BT100-1L）通过吸附柱，对吸附流出液定时收集并测定COD、pH，绘制穿透曲线。

图1 树脂吸附实验

1.3.4 树脂的脱附

离子交换树脂是一种具有离子交换功能的高分子材料，在溶液中它能与本身的离子与溶液中同号离子进行交换，且离子的交换作用是可逆的。当树脂吸附饱和时，可以通过适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，达到再生的目的。为了节约脱附剂，使脱附剂得到充分利用，选用质量分数为20%的NaOH溶液进行树脂的脱附实验，然后再采用一定量的自来水或者去离子水清洗树脂至出水pH为中性。

2 结果与讨论

2.1 处理不同体积废水出水COD的影响

将乙酸废水4 BV/h（BV为柱体积，1 BV=250 mL）的流速（蠕动泵BT100-1L）通过吸附柱，对吸附流出液定时收集并测定COD（原水COD为8 000 mg/L）。

表2 处理体积对出水COD的影响

实验结果表明，随着处理体积的增大，出水COD也随之变高，当处理量达到32 BV时，出水COD有急剧上升的趋势，也就是说体积在30 BV时，树脂达到吸附饱和。综合处理成本、处理体积、处理效果等多方面考虑，处理量为30 BV比较合适。

2.2 进水温度对出水COD的影响

将乙酸废水4 BV/h（BV为柱体积，1 BV=250 mL）的流速（蠕动泵BT100-1L）通过吸附柱，处理量为30 BV，在不同的进水温度下对吸附流出液定时收集并测定COD（原水COD为10 000 mg/L）。

表3 进水温度对出水COD的影响

实验结果表明，随着进水温度的升高，出水COD也随之变高。综合处理成本、处理效果、降本增效等多方面考虑，吸附进水温度可以控制在30℃左右。

2.3 水洗出水pH对树脂再生的影响

表4 水洗出水pH对树脂再生的影响

经过大量实验证明，当水洗出水pH控制在8～9，套用水套用后吸附出水能稳定在800～1 000之间。

2.4 脱附速率对树脂再生的影响

表5 脱附速率对树脂再生的影响

经过大量实验证明，当水洗速率控制在1.5～2 BV/h时，套用水套用后吸附出水能稳定在80～100之间。为了和吸附用时对应，确定最佳的吸附速率为1.5 BV/h。

2.5 树脂脱附实验

表6 树脂吸附量和脱附率

测定HP1056、HP1058两种树脂对乙酸溶液的平衡吸附量Q1，于298 K下将树脂浸入2 mol·L-1的NaOH溶液中解析0.5 h，待达到平衡后滤出树脂，取滤液测定解析液离子浓度Q2，计算脱附率η，重复实验3次。树脂吸附量和脱附率如表6所示。实验结果表明，树脂的脱附率大于98%，重复实验3次脱附率基本稳定，说明该树脂的解吸能力比较强，重复使用性良好，可选用2 mol·L-1NaOH溶液对吸附饱和的HP1056、HP1058树脂进行解析，实现高浓度醋酸钠的回收、对外销售和树脂的再生与重复利用，能够达到降本增效的目的。