DMF废水处理方法

DMF废水处理方法N，N-二甲基甲酰胺（DMF）是一种化学性质稳定、沸点高、性能优良的有机溶剂，除卤代烃以外，能与水及多数有机溶剂以任意比互溶，由于其良好的溶解能力有“万能溶剂”之称。且DMF又是一种重要的农药医药中间体，多种气体的吸收剂。在化工产品生产过程排出的废水中含有大量DMF，每年仅制革行业排放的含DMF废水约1亿吨。DMF可以通过呼吸、皮肤接触损坏人体健康，刺激损害眼睛，人体长期接触或吸入会阻碍造血机能并造成肝脏障碍。且在水中会导致BOD和氮含量增加，使水质迅速恶化，而且极难生物降解。中国医学院卫生学研究所经研究指出国内地表水中DMF最高容许的质量浓度推荐值为25mg/L，因此对含有DMF的废水进行处理是十分必要的。目前国内外处理含DMF废水的主要方法有生物法、物化法（吸附、萃取）、化学法（催化氧化、超临界水氧化、碱性水解）等〔4〕。生物法处理DMF废水存在处理时间长，降解不彻底的缺点，DMF会使微生物中毒，对生物处理造成极大冲击；物化法中吸附法的可再生性差、萃取中使用的有机物存在二次污染的可能性；化学法处理DMF废水具有反应快，操作简单的优点，相对于氧化法，碱性水解法处理DMF废水具有反应条件温和、分解彻底的优点，更适合工业化应用。在碱的作用下，DMF水解反应方程式如下：向含DMF的废水中加入NaOH，使之发生碱性水解反应生成DMA和甲酸盐，用空气赶出DMA，并对DMA进行收集。笔者对采用此方法处理DMF废水进行了实验研究。1废水水质与实验方法1.1废水来源DMF废水取自扬子石化烯烃厂，烯烃厂的丁二烯抽提装置采用GPB工艺，以DMF作为萃取剂，从乙烯裂解的C4中抽提出聚合级丁二烯产品。其中产生DMF废水的主要来源包括C4原料中的水分、停车时设备水洗废水以及部分设备泄露的水分等，废水中含油量严重超标，其中含有二氯甲烷、糠醛等有机物，废水成黄色，主要水质指标：pH为9~10、TOC为28000mg/L、COD为38600、DMF为34800、B/C为0.10。1.2实验方法取适量废水置于吹脱容器中，加入NaOH，用水浴加热控制温度同时控制气液比、吹脱时间等条件，进行单因素实验，并对处理后废水中的DMF含量、COD、TOC、BOD5进行测量，最终确定最佳实验条件。处理后产生的二甲胺用30%硫酸进行吸收。1.3测量方法DMF：紫外分光光度法〔6〕。TOC：岛津TOC-VCSN总有机碳分析仪。COD：GB11914—1989重铬酸钾法。BOD5：HJ505-2009稀释与接种法。2实验结果与讨论2.1加碱量对DMF废水吹脱效果的影响取定量DMF废水，在室温（25℃）条件下控制气液比为3000∶1，吹脱时间5h，用不同NaOH的投加量进行吹脱实验，实验结果如图1所示。图1NaOH投加量对DMF废水吹脱效果的影响由图1可见，NaOH的投加量对DMF的去除效果有显著影响，当投加量小于40g/L时，TOC和DMF的去除率成平稳上升趋势；达到40g/L时，TOC去除率可达60%，而DMF去除率达到96%。此时DMF基本上完全分解，继续加大碱的用量，对TOC与DMF的去除效果影响不大，因此最佳的投加量应控制在40g/L左右。2.2温度对DMF废水吹脱效果的影响取定量DMF废水，控制NaOH投加量为40g/L，气液比为3000∶1，吹脱时间5h，选取不同温度进行吹脱实验，实验结果如图2所示。图2温度对DMF废水吹脱效果的影响由图2可见，不同温度下进行的DMF吹脱实验，最终吹脱结果变化不大，TOC去除率在58%~60%，DMF去除率在92%~99%，实验过程中发现，温度影响实验的速率，但对TOC与DMF的最终去除率并无多大影响，因此，为降低能耗，最佳的吹脱温度选取室温。2.3吹脱时间对DMF废水吹脱效果的影响取定量DMF废水，室温（25℃）条件下，控制NaOH投加量为40g/L，气液比为3000∶1，选取不同吹脱时间进行吹脱实验，实验结果如图3所示。图3吹脱时间对DMF废水吹脱效果的影响由图3可见，TOC与DMF的去除率随着时间的增加而增大，反应5h以后，两者的去除率几乎没有变化，而反应5h时，TOC去除率达60%，DMF去除率可达95%，因此最适合的反应时间选取在5h。2.4气液比对DMF废水吹脱效果的影响为确定最佳气液比，在室温（25℃）条件下，控制NaOH投加量为40g/L，吹脱时间5h，选取不同试验研究工业水处理2013-09，33（9）64气液比进行吹脱实验，实验结果如图4所示。图4气液比对DMF废水吹脱效果的影响由图4可见，气液比为3000∶1以下时，TOC与DMF去除率随着气液比增大而增大，当气液比超过3000时，两者的去除率几乎没有变化，最高TOC去除率达60.1%，DMF去除率达98%，因此合理的气液比为3000∶1。3结论实验以DMF为例验证了吹脱工艺的可行性，并对DMF废水中TOC及DMF的去除进行了研究，实验结果表明：在室温下，加碱量为40g/L，气液比为3000∶1，吹脱反应5h，TOC去除率达到60.1%，DMF去除率可达95%以上，此时DMF废水的BOD5提高到了0.39，可生化性明显提高，说明DMF废水经加碱吹脱处理后可以满足生化降解要求，可直接稀释后进入生化系统。