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含酚廢水的工業處理方法及其危害

含酚廢水主要來自石油化工廠、樹脂廠、塑料廠、合成纖維廠、煉油廠和焦化廠等化工企業。它是水中重要的汙染物之壹。由於工業類別、產品類型和工藝條件不同,廢水的成分和酚濃度差異較大,壹般分為酸性、堿性和中性含酚廢水以及揮發性和非揮發性含酚廢水。

酚類化合物是典型的毒物,所有生物活性物質都能產生毒性。它們可以不經肝臟排毒,直接通過皮膚、黏膜接觸進入血液循環,導致細胞破壞,失去活力。它們也可以通過口腔侵入人體,造成細胞損傷。高濃度酚溶液可使蛋白質凝固,並繼續滲透到體內,造成深層組織損傷、壞死,甚至全身中毒。即使是低濃度的苯酚溶液也能使蛋白質變性。人如果長期飲用被苯酚汙染的水,會引起慢性中毒、貧血、頭暈、記憶力下降和各種神經系統疾病,嚴重的會導致死亡。苯酚的致死量約為530mg/kg(體重),甲基苯酚和硝基苯酚對人體毒性較大。據相關報道,苯酚與其他有害物質相互作用產生協同效應,變得更加有害,促進致癌。

含酚廢水不僅對人類健康構成嚴重威脅,而且對動植物也有危害。當水中苯酚含量達到10-6—2×10-6時,魚類就會中毒,超過4×10-6—1 5×10-5時,魚類就會大量死亡,甚至消失。如果用含酚廢水灌溉農田,農作物會減產或死亡。含酚廢水的毒性還能抑制水中其他生物的自然生長速度,破壞生態平衡。治理含酚廢水最有效的方法是控制汙染源。壹是合理選擇工藝流程,開發無汙染工藝和無汙染催化劑,利用無汙染試劑的反應實現清潔化技術,以減少廢水量或廢水中苯酚的濃度。如目前對氨基苯酚生產主要采用鐵還原法法老工藝,生產成品1噸,產生廢水44噸,廢水量大,汙染嚴重。近年來,人們開發了硝基苯催化氧化生產對氨基苯酚的新工藝,成品1噸,僅含酚廢水排放10噸,減少了汙染。二是選擇有效的操作條件和生產設備,開發酚類化合物生產閉環系統,盡量避免和減少汙染物向環境的排放,實現“零排放”清潔生產。三是加強企業管理,對含酚廢水進行有效處理、回收和綜合利用。

由於含酚廢水的成分、酸堿度、濃度不同,處理方法也不同。目前,工業上處理含酚廢水的方法壹般分為三類:物理化學法、化學法和生化法。主要介紹最常見的方法。

1.物化方法

物化法是壹種通過物理和化學過程處理廢水和去除汙染物的方法,因其應用廣泛,近年來發展迅速。主要方法有:吸附、萃取、反滲透、電滲析、液膜、氣提、超濾等。

1.1吸附法

吸附法廣泛應用於含酚廢水的處理。吸附法是利用多孔固體物質作為吸附劑的方法,如活性炭、矽藻土、活性氧化鋁、交換樹脂、磺化煤等。,用吸附劑的表面(固相)吸附廢水中的酚類(液相)汙染物。根據吸附劑與酚類化合物之間作用力的不同,其吸附機理包括物理吸附、化學吸附和交換吸附。在含酚廢水處理過程中,物理吸附是主要方法,有時幾種吸附形式相結合。選擇吸附性能好、吸附容量大、易再生、耐用的吸附劑是保證分離效果的關鍵。

1.2提取方法

萃取法處理含酚廢水有兩種方法。壹種是選擇分配系數高的萃取方法,采用特定的萃取工藝和裝置,利用酚類化合物在有機相和水相中溶解度不同、互不相溶的原理,達到分離酚的目的。另壹種是根據配位反應原理,通過單壹萃取操作,使廢水中苯酚含量低於國家排放標準。

1.3液膜法

液膜技術是近年來發展起來的廢水處理和分離新技術。液膜法除酚采用油包水(W/o/W)體系。液膜由溶劑(如煤油)和表面活性劑組成。在分離過程中,被分離物質(苯酚)同時被萃取和反萃取,通過液膜傳遞實現分離和濃縮。液膜法脫酚的過程是:乳狀液被攪拌形成許多細小的乳狀液滴,分散在含酚廢水中。此時內水相為Na OH水溶液,外相為含酚廢水。液膜中的水相與外相分離。廢水中的酚可通過液膜進入內水相,與作為弱酸的Na OH反應生成酚鈉,酚鈉不溶於油,擴散到水相(閉相),因此不返回外水相,擴散到處理後的廢水中,從而達到分離的目的。液膜法分為三個步驟:浮選、接觸去除和破乳。這具有工藝簡單、效率高、選擇性高[b]、分離效率高、破乳後乳液可重復使用等優點。液膜法適用於高、低濃度含酚廢水的處理,苯酚去除率可達99.9%。據報道苯酚含量在10-47g/L以下。近年來,國內外對液膜法處理含酚廢水的研究取得了很多進展。20世紀90年代初,我國建成了50t/d的液膜法處理高濃度含酚廢水的工業裝置,目前已用於處理塑料廠、石化廠等含酚廢水廠。近年來開發了壹些工藝,如選擇旋轉塔的最佳轉速,調節廢水和乳狀液的流速進行分離,經液膜處理後,廢水中的苯酚含量可降至0.5×10-6以下。但由於液膜操作的技術要求較高,液膜的穩定性問題還沒有完全解決,這壹新技術在工業上還沒有得到廣泛的推廣和應用。據報道,最近液膜穩定性問題已基本解決,該技術的廣泛應用為期不遠。

2.化學方法

化學處理是物質之間發生化學反應的方法,石油化工廢水的處理是壹種很有前途的高效方法。在化學方法中,常用的有中和、沈澱、氧化、還原、電解和光催化。

2.1沈澱法

向廢水中加入化學物質,使其與苯酚壹起沈澱。該方法簡單、經濟,但處理後廢水中酚的濃度似乎很高。如果配合其他方法壹起使用,效果會更好。最近開發的縮聚法是去除化學沈澱中苯酚的有效方法。酚縮合法是在高濃度含酚廢水中加入甲醛,在酸性或堿性催化劑的存在下調節酚醛的摩爾比,將廢水中的酚縮聚成低分子量的熱塑性或熱固性樹脂。分離樹脂後,在廢水中加入尿素進行兩步反應,殘渣無害,可以丟棄或焚燒。處理前廢水中苯酚濃度可高達30000 mg/L,處理後放入廢水沈澱過濾池,取樣化驗合格後即可排放,再清洗池內濾渣。使用酚醛-尿縮聚法時,需要調整廢水中的酚:醛:尿=1:3:1,PH=9.7-10.0,加熱制酸性樹脂,回收甲醛後的廢水中酚含量可降至(。

還有壹種是酸煮沈澱法,在含酚廢水中加熱鹽酸進行縮聚反應,回收樹脂,使酚含量從3%降到萬分之壹。

2.2氧氣法

加入氧化劑,如Cl2、ClO2、O3、H2O、KmnO4等。會使苯酚氧化分解,同時也會氧化水中的還原性。化學氧化劑稀缺且昂貴。通常用於處理低濃度含酚廢水。

2.3電解法

向廢水中加入適量的電解質,通過電解過程中復雜的氧化過程達到凈化苯酚的目的。其特點是:不需要氧化劑、還原劑等化學品,可省略後處理;其次,單位體積設備的處理能力大;而且利用電流和電壓的變化很容易控制反應速度和類型,操作也很簡單。但電解法只適用於低濃度含酚廢水的深度處理,能耗高,處理成本高,還會產生壹些副作用。

2.4光催化方法

該方法是我國處理含酚廢水的壹項新技術。其特點是:能處理高濃度含酚廢水;降解速度快,無二次汙染;催化劑廉價易得;可回收再利用,運行成本低;設備簡單、投資低、效果好等。光催化法主要是對縮聚法回收樹脂後的低濃度含酚廢水進行處理,向其中加入光催化劑,用光(紫外光或太陽光)照射,然後加入淚液至600C,攪拌通風兩小時,然後取樣測定,苯酚含量達到排放標準即可停止反應。催化劑回收後可循環使用。

含酚廢水主要來自石油化工廠、樹脂廠、塑料廠、合成纖維廠、煉油廠和焦化廠等化工企業。它是水中重要的汙染物之壹。由於工業類別、產品類型和工藝條件不同,廢水的成分和酚濃度差異較大,壹般分為酸性、堿性和中性含酚廢水以及揮發性和非揮發性含酚廢水。

酚類化合物是典型的毒物,所有生物活性物質都能產生毒性。它們可以不經肝臟排毒,直接通過皮膚、粘膜接觸進入血液循環,導致細胞破壞,失去活力。它們也可以通過口腔侵入人體,造成細胞損傷。高濃度酚溶液可使蛋白質凝固,並繼續滲透到體內,造成深層組織損傷、壞死,甚至全身中毒。即使是低濃度的苯酚溶液也能使蛋白質變性。人如果長期飲用被苯酚汙染的水,會引起慢性中毒、貧血、頭暈、記憶力下降和各種神經系統疾病,嚴重的會導致死亡。苯酚的致死量約為530mg/kg(體重),甲基苯酚和硝基苯酚對人體毒性較大。據相關報道,苯酚與其他有害物質相互作用產生協同效應,變得更加有害,促進致癌。

含酚廢水不僅對人類健康構成嚴重威脅,而且對動植物也有危害。當水中苯酚含量達到10-6—2×10-6時,魚類就會中毒,超過4×10-6—1 5×10-5時,魚類就會大量死亡,甚至消失。如果用含酚廢水灌溉農田,農作物會減產或死亡。含酚廢水的毒性還能抑制水中其他生物的自然生長速度,破壞生態平衡。

毫無疑問,排入水中或用於灌溉的含酚廢水需要經過處理才能達到國家排放標準。

參考資料:

程偉民含酚廢水的危害及其處理方法和技術

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