2-萘酚生产废水如何处理

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2-萘酚是重要的有机化工原料及染料中间体,主要用于染料、有机颜料、橡胶防老剂及医药和农药工业中。其衍生物大量应用于染料工业中,其下游产品用于感光材料及液晶材料的生产,具有非常广泛的市场前景。2-萘酚生产废水具有成分复杂、浓度高、毒性大、颜色深、酸碱缓冲性强、难以生化降解及对人体和环境危害较大等特点。由此引发的环境污染问题一直没有得到有效解决。国内外对2-萘酚生产废水的处理取得了一定的研究成果,但未见工业化应用的报道。

本工作采用络合萃取法处理某企业的2-萘酚生产废水,探究了2-萘酚生产废水处理工艺的工业化应用效果。

1 实验部分

1.1 废水水质

本实验所用废水为某企业2-萘酚生产工艺废水的混合水样,废水pH 为4.9,COD为57 350 mg/L,电导率为345 ms/cm,废水主要成分为α-萘磺酸钠、β-萘磺酸钠、Na2SO4和Na2SO3等。废水的BOD5/COD极低,可生化性差,且对微生物有毒性,不宜采用生化方法直接处理。

1.2 试剂和仪器

三辛胺、十二胺、三烷基胺、磺化煤油、硫酸、硫酸银、氢氧化钠、重铬酸钾、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵:分析纯。

S10-3型磁力搅拌器:上海司乐仪器有限公司;MeterLab PHM240型台式pH计:哈希公司;MeterLab CDM210型台式电导率仪:哈希公司。

1.3 实验原理

络合萃取法的基本原理是胺类化合物与带有磺酸基、羟基等官能团的化合物形成络合物。在碱性条件下,络合物又发生分解反应,即反萃取。萃取和反萃取反应分别见式(1)和式(2)。

 1.4 实验方法

在室温下,分别取50 mL废水,调节废水pH;取一定量萃取剂与20 mL磺化煤油配成混合液,分别取一定量的混合液加入到调节过pH的废水中,在300 r/min的转速下搅拌反应10 min,进行络合萃取反应,反应后静置5 min,取水相测定COD,计算COD去除率。

向反应后的废水中加入一定量的质量分数为10%的NaOH溶液,在300 r/min的转速下搅拌反应10 min,静置5 min,进行反萃取。反萃取下层水相为深棕色;上层油相为透明的三辛胺和磺化煤油的混合液。将反萃取的三辛胺和磺化煤油的混合液回用,再次加入到50 mL pH为1.0的废水中进行萃取反应。测定萃取后水相COD,计算COD去除率。

1.5 分析方法

采用重铬酸盐法测定COD。

2 结果与讨论

2.1 萃取剂种类及加入量对COD去除率的影响

在废水pH为1. 5的条件下,萃取剂种类及加入量(以占废水和磺化煤油总体积分数计)对COD去除率的影响见图1。由图1可见:采用三辛胺作为萃取剂时,萃取效果最好,COD去除率为82.4%~86.5%;采用三烷基胺作为萃取剂时,萃取效果略差,COD去除率为82.6%~85.4%;采用十二胺作为萃取剂时,反应后不能呈现明显的分层现象,萃取效果差,COD去除率仅为38.5%~45.2%。故本实验选择三辛胺做为萃取剂。

由图1还可见:以三辛胺和三烷基胺作为萃取剂时,随着萃取剂加入量的增加,COD去除率均先提高后降低;萃取剂加入量为8.5%时,萃取效果最好,COD去除率最高。

 2.2 废水pH对COD去除率的影响

以三辛胺为萃取剂,在三辛胺加入量为8.5%的条件下,废水pH对COD去除率的影响见图2。由图2可见:废水pH为1.0时,萃取效果最佳,COD去除率最高,达97.2%;随着废水pH升高,COD去除率迅速降低;废水pH为3.0时,COD去除率降至53.0%。故本实验最佳废水pH为1.0。

 2.3 萃取剂的重复利用效果

在三辛胺加入量为8.5%、废水pH为1.0的最佳工艺条件下进行萃取反应,然后进行反萃取。将反萃取后得到的萃取剂用于第二次萃取,COD去除率为96.4%;反萃取后第三次萃取,COD去除率为94.9 %。可见,反萃取后的萃取剂可重复使用,重复第三次使用时萃取效果仍较好,运用到工业化大生产时,可降低成本。

3 结论

a)采用络合萃取法处理2-萘酚生产废水,比较了分别以三辛胺、十二胺、三烷基胺作为萃取剂的萃取效果,其中三辛胺萃取效果最佳,三烷基胺次之,十二胺的萃取效果最差。

b)处理2-萘酚生产废水的最佳工艺条件为:以三辛胺作为萃取剂,萃取剂加入量为8.5%,废水pH为1.0,在此最佳工艺条件下COD去除率可达97.2%。

c)采用NaOH溶液反萃取后的萃取剂用于第二次萃取,COD去除率为96.4%;反萃取后第三次萃取,COD去除率为94.9 %。萃取剂可重复使用。


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