工业高浓度苯胺废水处理技术研究

工业高浓度苯胺废水处理技术研究来源：环境与发展摘要染料厂、农药厂、制药厂等工业都会产生含有高浓度苯胺的废水，处理苯胺废水的方法较多，本文通过实验的方式着重研究了膜萃取法处理高浓度苯胺废水，并通过分析实验结果得出了相应结论。关键词高浓度苯胺废水膜萃取中图分类号X703文献标识码A文章编号2095-672X（2014）03-0051-02Abstract：Thedyefactory，pesticidefactory，pharmaceuticalfactoryandotherindustrieswillproducewastewatercontaininghighconcentrationofaniline，therearemanymethodsoftreatmentofwastewatercontaininganiline，throughexperiments.Thispaperfocusesonthetreatmentofwastewaterwithhighconcentrationanilinemembraneextractionmethod，andthecorrespondingresultsareobtainedthroughtheanalysisoftheexperimentalresults.Keywords：Highconcentration；Anilinewastewater；Membraneextraction概述苯胺又名阿尼林油，是重要的芳香族胺，有腐鱼味，苯胺燃烧会生烟，是一种重要的化工原料，应用广泛，国防工业、制造染料、树脂、橡胶加工、医药化工等。苯胺是一种对环境有危害的物质，它可以造成水体污染。同时苯胺对人体也会产生危害，苯胺容易经皮肤吸收，人体内如果摄入苯胺会引起高铁血红蛋白血症、溶血性贫血和肝、肾损害等症状。此外苯胺还致癌、致畸、致突变的危害，苯胺被列入三致物质。苯胺对环境的危害严重，已被列入我国环境优先污染物名单。同样在美国1977年公开发布的环境优先污染物黑名单中有苯胺，欧盟在1982年公布的环境污染物优先黑名单中也有苯胺。如何防治苯胺对环境的污染和对人体的危害已经逐渐成为人们关注的焦点[1]。1苯胺废水1.1苯胺废水来源及危害苯胺是非常常见的化工原料，其应用广泛，常用于国防工业、制造染料、树脂、橡胶加工、医药化工等，由于苯胺应用广在国内很多染料厂、农药厂、制药厂及其它工业都能排放多种苯胺废水，废水中苯胺浓度可高达数克每升。苯胺毒性强，接触皮肤或少量摄入就能引起中毒。苯胺进入人体的途径很多主要通过皮肤接触、和消化道进入人体，会引发高铁血红蛋白血症、溶血性贫血和肝、肾损害甚至能引发各种癌症。因此如果水体被含苯胺的废水污染，就会产生很严重的后果，例如污染集中式饮用水源，引起水生生物大范围死亡，抑制水体中其生物的正常生长等。即使浓度很低的苯胺污水灌溉农作物，也会使农作物中苯胺浓度升高富集，这些农作物苯胺浓度高而不能食用，如果使用高浓度苯胺废水灌溉农作物，会出现农作物减产甚至枯萎死亡[2]。1.2苯胺废水特性苯胺是最最重要、最简单的芳香族胺，分子式为C6H7N，纯度较高苯胺为无色透明液体，含少量杂质苯胺呈淡黄色，苯胺有腐鱼味，在空气中易被氧化，氧的影响和光的照射或高温时易被氧化，颜色变化过程为：淡黄色、黄色、棕色、浅黑色。苯胺易溶于同类有机溶剂。苯胺的衍生物甲基橙被用于酸碱滴定用的指示剂。表1苯胺的物理性质名称熔点/℃沸点/℃密度（kg/m3）溶解度/（g/1000g水）苯胺-61841021.6371.3苯胺废水处理方法苯胺废水处理方法很多，有物理法、化学法及生物。物理处理法有溶剂萃取法、液膜法、吸附法。化学处理法有湿式氧化法、芬顿试剂催化氧化法、电化学氧化、超临界水氧化法等。生物法主要应用与低浓度苯胺废水处理等[3]。2膜分离技术2.1几种常用的膜分离技术苯胺物理处理法中膜分离是常用的方法，其原理是指借助膜的选择渗透作用，对苯胺废水中的苯胺溶质和溶剂进行分离和富集的方法。现阶段苯胺膜分离法主要有：微滤法、超滤膜法、反渗透膜法、纳滤膜法、电渗析膜法、液膜法等，其中微滤法、超滤膜法、反渗透膜法、纳滤膜这四种方法是苯胺废水膜分离主要技术。2.2膜分离法的特点由于苯胺废水处理中的膜分离技术需要在常温下进行，因此苯胺废水的膜分离处理法属于节能技术，膜分离装置并不复杂，操作也很简单，而且膜处理装置便于维护且废水的分离效率高，二次污染少，因此苯胺废水膜分离法应用范围广。膜分离法作为一种新型的污水处理方法其优点很多，与常规污水处理方法相比，具有基建成本小，占地面积少，处理效果好等特点。2.3膜萃取膜萃取法在苯胺废水处理过程中应用广泛，膜分离设备使萃取剂和含苯胺污水分别流经膜两侧，苯胺溶质的传质过程是在分隔苯胺污水和萃取溶剂的膜表面进行的。把疏水性小孔径膜放置于苯胺废水相与水相之间，苯胺废水先与膜接触，浸润后，苯胺溶质进入膜孔。当苯胺污水的压力等于或大于有机溶剂的压力时，在膜孔的水相一侧苯胺溶质会产生扩散作用。由于膜是固定的，苯胺溶质通过这一固定膜界面从污水一侧传递到另一侧，最后在扩散作用下逐渐进入萃取溶有机溶剂的主体，完成苯胺废水膜萃取全过程。当采膜材料使用亲水性微孔膜时，苯胺污水将优先浸润膜，从而较早进入膜孔；如果使用一侧为亲水，另一侧是疏水的复合膜，则这种复合膜的两侧界面处就是水和有机相两种界面。苯胺废水的膜分离处理方法是一种新型污水处理技术，它的优点很多如：能耗低、选择性高、操作方便等，本文将重点研究这种技术。3实验部分3.1实验材料实验使用的苯胺废水采用模拟苯胺废水和苯胺工业废水两种。苯胺工业废水采用制药企业生产过程中经蒸馏而产生的苯胺废水。实验所用的膜为硅橡胶膜管，这种膜为疏水致密无孔膜，由Silex公司提供。膜材料主要由二氧化硅和聚二甲基硅氧烷组成。这种膜管内径3毫米，壁厚0.5毫米，膜的价格为3.0元每米。3.2实验原理苯胺废水的膜萃取回收系统原理如图1所示。水相中的苯胺分子通过无孔膜被萃取到酸性的有机相中。在有机相中苯胺溶质与盐酸反应，生成产物为苯胺盐酸盐，由于苯胺盐处于离子态，因此其不能透过无孔膜而在有机相中得到聚集。苯胺分子在有机相中的浓度较高，当用氢氧化钠中和有机相时，苯胺盐又生成苯胺分子，由于苯胺盐经中和后还原成分子态，其浓度大大高于苯胺在水中的溶解度，这样苯胺就可以从苯胺废水中分离出来。通过回收萃取相可以作为萃取原料直接应用到生产系统。3.5实验结果分析实验中考察了苯胺萃取运行稳定后萃取液浓度等因素对苯胺传质效果的影响，得出以下结论：（l）如果苯胺废水初始浓度较高，苯胺总传质系数会保持不变，一定时间范围内去除苯胺的量增大。（2）苯胺的挥发性小，其萃取过程中浓度的影响因素主要是膜的阻力，而膜阻是影响传质过程的重要因素。相对膜的阻力水力条件对总传质系数影响较小。（3）萃取液的酸碱性是影响苯胺去除效果的重要因素，综合考虑，建议工业废水苯胺去除液pH调节至1左右。（4）通过计算和萃取液苯胺浓度分析得知，萃取过程的苯胺回收率维持在90%以上。4结论本文从主要介绍了膜萃取法处理工业中产生的高浓度苯胺废水，并且通过实验的方法对此方法进行了深入研究，从实验结果分析可以得出下面几点结论：①废水进水流量影响着它在膜内的停留时间，进而影响着苯胺的去除率。②膜萃取工艺处理苯胺废水技术成熟，对传质系数影响较小，处理效果稳定。③萃取液中的苯胺浓度会随着时间增加而升高，在pH≤1时，驱动力基本没有变化，萃取过程很稳定。而当萃取液的pH增大时，检测出料液侧出水的苯胺浓度有所增加，说明工艺去除率下降。④此工艺过程比较适合处理高浓度苯胺废水，经成本收益核算后，发现经济效益很好。参考文献[1]赵文婕.苯胺废水处理方法的研究.河北科技大学，2012.05.[2]王孝华.苯胺废水处理的新进展.工业水处理，2010.02.[3]周集体，吴丽丽，张爱丽，杨桦.膜萃取处理高浓度苯胺废水膜传质动力学.大连理工大学学报.2010.01.收稿日期：2014-3-7作者简介：张宇（1985-），男，本科，汉，安全工程助理工程师，山东单县人，主要从事环境检测工作.