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含苯酚废水处理

发布时间:2011-11-25 14:01:42  中国污水处理工程网

苯酚是造纸、炼焦、炼油、塑料、农药、医药合成等行业生产的原料和中间体。含酚废水对人类的危害非常严重,因此,研究水中苯酚的去除非常必要。为进一步提高对苯酚废水的处理效率,近年来,国内外学者苯酚废水的处理做了大量的研究工作,并开发出多种处理方法。本文详细介绍一种含苯酚废水处理方法——二氧化氯对苯酚废水的处理。

二氧化氯的氧化能力强,是广谱性杀菌消毒剂和优良的漂白剂,可用于工业废水处理[1]。笔者就二氧化氯对苯酚的氧化性能进行初步探讨,利用稳定的二氧化氯水溶液对苯酚废水进行处理,并确定适宜的处理条件。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

仪器:722型可见分光光度计、恒温水浴锅。试剂:重铬酸钾标准溶液(0.100 0 mol/L)、Na2S2Os溶液(0.101 4mol/L)、20%碘化钾溶液、(1+5)硫酸、二氧化氯储备液(48o.6 mg/L)、苯酚标准储备液(1.002 9 mg/L)、4一氨基安替比林溶液、缓冲溶液、铁氰化钾溶液、 so4(纯)、蒸馏水。

1.2 试验方法配置

苯酚溶液100 mL,反应温度为(25±0.5)℃ ,加入二氧化氯,在反应不同时间后取样进行分析。苯酚浓度采用4一氨基安替比林直接光度法测定[2];二氧化氯浓度的测定采用连续碘量法[3]。

2 结果与讨论

2.1 反应时间和初始浓度对苯酚去除率的影响

配置不同苯酚初始浓度的水溶液,反应温度为(25±0.5)℃,加入二氧化氯(10 mg/L),在反应不同时间后取样进行分析,结果如图1所示。

在苯酚初始浓度为4,6 mg/L时,在开始2—3 min,苯酚浓度下降很快,苯酚去除率达到82%左右,而苯酚浓度达到8mg/L时,则在反应6 min时才达到相同驱除率,水溶液中苯酚浓度高时,反应生成中间产物,并且消耗掉一定量的二氧化氯,影响了苯酚的去除。初始浓度为8 mg/L的苯酚溶液,在反应20 min后,去除率达到93%,这说明二氧化氯用量是决定苯酚去除率的主要因素,也说明对苯酚的去除是十分有效的。

在相同条件下,初始浓度低的溶液苯酚降解速率更快。苯酚浓度随降解时间的变化可用表观一级反应动力学关系式来表示:In(Co/C)=kt;式中,k为表观一级反应动力学速率常数;t为反应时间。拟合结果表明,苯酚初始浓度8,6、4mg/L时,对应的表观一级反应动力学速率常数k分别为0.606 5,0.887 3、0.976 6;R 分别为0.993 4、0.935 6、0.896 8。

2.2 处理温度对苯酚去除率的影响

废水处理温度的高低,直接影响着处理装置的复杂程度和处理费用。若要求处理温度较高时,处理低温废水就需要加热设施,这不仅使处理装置复杂和处理操作麻烦,而且也增加了设备投资和运行费用。处理时间为20 min,考察处理温度对去除率的影响,结果见图2。随处理温度的升高,苯酚去除率提高,但影响不大,在l0℃时,处理20min,苯酚的去除率达87%以上。这表明利用二氧化氯处理含酚废水不要求高的处理温度,不必增添加热设施,低温下也有较好的处理效果。

利用二氧化氯水溶液进行苯酚废水处理,不仅方便、安全,操作也十分简单,直接将其按一定量加入废水中,搅拌均匀,维持一定的处理时间,即可达到良好的处理效果,不存在二次污染。处理1 nag苯酚废水:二氧化氯加入量为2.5~ 3.0mg、废水pH值<8、废水处理时间>30 min、废水处理温度为室温。

下面我们再介绍一下工业上含苯酚废水处理的流程:

(1)从工业废水与苯进入设备Ⅰ得到苯酚、苯的溶液与无酚工业废水(此废水可以排放),说明在设备Ⅰ中进行的是萃取,利用苯与苯酚具有相似的结构,将苯酚从工业废水里抽提出来,用分液的方法将下层的工业废水放出排放,上层的苯酚苯溶液进入设备Ⅱ。

(2)盛有苯酚苯溶液的设备Ⅱ中注入氢氧化钠溶液,此时,具有酸性的苯酚跟氢氧化钠发生中和反应,生成苯酚钠和水

苯酚钠是离子化合物,易溶于水中。伴随上述化学反应的发生,在设备Ⅱ中的液体分为两层,上层是苯层,下层是苯酚钠的水溶液(即设问中的物质A),上层的苯通过管道送回设备Ⅰ中继续萃取工业废水中的苯酚,循环使用,下层的苯酚钠(A)溶液进入设备(Ⅲ)。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

(3)在盛有苯酚钠溶液的设备Ⅲ中,通入过量的二氧化碳气,这两种物质间发生化学反应,生成苯酚和碳酸氢钠,这个化学实质是弱酸盐与“强”酸发生的复分解反应(的酸性比苯酚的酸性强),化学方程式如下:

在析出的苯酚中含有微量水,呈油状液体,沉于设备Ⅲ液体的下层,经分液后再精馏可得苯酚。上层液体B是溶液,经管道输送进入设备Ⅳ。

(4)盛有碳酸氢钠溶液的设备Ⅳ中,加入生石灰(CaO),生石灰与碳酸氢钠溶液里的水化合变为熟石灰,与发生复分解反应,生成和沉淀,化学方程式如下:

若把上述两个反应合并写为下式:

 

同样正确。溶液与沉淀通过过滤分离。

反应所得溶液,通过管道进入设备Ⅱ,循环使用;所得沉淀进入设备Ⅴ。

(5)在设备Ⅴ中的原料是固体,所得的产品是氧化钙和二氧化碳,由此可知,设备Ⅴ实质应是石灰窑,其中,发生的化学反应为:

反应所得二氧化碳通入设备Ⅲ,反应所得氧化钙进入设备Ⅳ。

综上所述,在含苯酚工业废水提取苯酚的工艺流程中,苯、氧化钙、氢氧化钠、二氧化碳4种物质均可以循环使用,理论上应当没有消耗。

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