威尼斯注册送28

威尼斯注册送28

全国客服热线
13140012981

联系大家CONTACT US

威尼斯注册送28
电话:13140012981
传真:0371-67896631
邮箱:tysales@cncuiqu.com
地址:郑州市高新技术开发区西四环228号企业公园10号楼9层

您现在的位置:威尼斯注册送28 > 萃取常识> 废水处理

溶剂萃取法处理含酚废水的研究

编辑:管理员    发布时间:2016/5/5 15:29:28

溶剂萃取法处理含酚废水的研究

    苯酚及其衍生物属芳香族化合物是废水中常见的一类高毒性和难于降解的有机物。废水中酚类物质主要包括苯酚、甲酚、间苯二酚及其它酚类化合物。

    煤气与炼焦工业的煤气厂、焦化厂、煤炼油厂,石油工业的炼油厂、页岩干馏厂、石油化工厂,木材加工工业的木材防腐厂、木材干馏厂、木材纤维厂,林产化工,化学工业与有机合成工业生产合成酚的企业以及用苯酚或其它酚类化合物作原料的各种企业,如生产树脂、塑料、合成纤维、染料、医药、香料、农药、炸药、玻璃纤维、油漆、消毒剂、浮选剂、化学试剂的工厂和油脂化工厂等,都会产生各种含酚废水。

    酚类化合物是原型质毒物,对一切生活个体都有毒害作用。酚可通过皮肤、勃膜的接触、吸入和经口服而侵入人体内部。它与细胞原浆中蛋白质接触时可发生化学反应,形成不溶性蛋白质,而使细胞失去活力;稀酚液可使其变性,而浓酚液甚至能使蛋白质凝固。酚还能继续向生物体深部渗透,引起生物体深部组织损伤、坏死,直至全身中毒。

本文编辑主要对含酚废水处理的国内外研究现状、发展趋势进行概括和展望,希翼对我国环境保护事业有所帮助。

1含酚废水的物理处理方法

1.1吸附法

    吸附法是利用吸附剂的多孔性质将废水中的酚类物质吸附,吸附饱和后,再利用碱液、蒸气或有机溶剂进行解吸脱附。常用的吸附剂为活性炭,其对高浓度、低浓度含酚废水都有较好的处理效果。活性炭吸附容量大,但存在解吸困难、解吸物的利用也困难等缺点。

1.2溶剂萃取法

溶剂萃取法利用难溶于水的萃取剂与废水进行接触,使废水中酚类物质与萃取剂进行物理或化学结合,实现酚类物质的相转移。但是,溶剂萃取过程中两相具有一定程度的互溶性,易造成溶剂损失和二次污染,溶剂再生也对过程的经济性和可靠性产生重要的影响[3]20世纪80年代King提出了络合萃取法,该法对酚类物质的分离具有高效性和高选择性。其中的固定相络合萃取法具有操作范围广、容易再生、处理效果好等特点,是一个具有价格竞争优势、高效、可靠的新技术。

1.3膜萃取技术

    膜萃取是一种分离与液液萃取相结合的新型萃取分离技术。该技术的研究工作自20世纪80年代初开展以来,有关膜萃取器的设计工作和应用于含酚废水的处理己有报道「4-6]。在上述文献中,己建立膜萃取数学模型并用于引导膜器件的设计,但萃取剂的选择等问题还需要做很多的工作。

在未来的研究工作中,将乳状液膜的一些概念和优点移植到膜萃取器中,可能推进膜萃取分离技术的发展。目前,膜分离技术正由基础研究向实用化阶段发展,随着高分子材料及制膜工业的发展,膜分离技术在含酚废水处理方面拥有较好的应用前景。

1.4膜蒸馏技术

膜蒸馏出现于20世纪60年代。当时由于受到膜材料及技术上的限制,蒸馏通量非常有限,一般仅1 kg/(㎡· h)左右。进入20世纪80年代以来,由于高分子材料及制膜工业的迅速发展,可以获得空隙率达80%厚度仅50 μm的膜。张凤君等采用聚氟乙烯中空纤维膜,对含酚废水进行膜蒸馏处理回收取得了较好的效果。该方法可适用于不同浓度的含酚废水的处理,在选定的条件下,可使污水中的酚降至50 μg/mL以下。以2%NaOH溶液为吸取液,采用CO2气流处理NaOH吸取液,即可得到结晶苯酚。

2含酚废水的生化治理方法

    生化法处理量大、处理成本低、无二次污染,且其硬件设施和工艺流程均较成熟。在今后较长的一段时间内,生化法将是含酚废水处理的主要方法。旨在提高生化处理效率的生物处理新工艺、新技术及生化预处理技术的研究将是一个重要的发展方向。

2.1活性污泥法

    由于许多好氧菌及微生物可利用苯酚作为生长的碳源,活性污泥法是常用的除酚方法。但该法同时也存在运行管理要求高、对毒性承受能力低、不适应冲击负荷、曝气池容积负荷低、污泥产生量大等不足之处,对组成复杂、浓度较高的含酚废水处理效果不理想[fgl。为提高常规活性污泥法的处理效率,需对现有工艺进行进一步改良。2.2酶处理技术

酶是一种高效专一的生物催化剂,自20世纪80年代起,开始了将酶技术用于废水处理的研究。选用适宜的酶来催化降解含酚废水己有报道,如用酪氨酸酶可以使苯酚得到100%的降解;用辣根过氧化物酶处理含酚330mg/L的废水,酚去除率可达97}^-99}。水溶性酶属一次性消耗,导致处理成本高。为降低成本,提高酶活性,酶的固定化技术将是该领域的研究重点。

2.3固定化微生物技术

    固定化微生物废水处理技术是将微生物或生物酶固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能,在适宜的条件下增殖以满足应用之需的生物技术。这种技术应用于废水处理,有利于提高生物反应器内的微生物浓度,利于反应后的固液分离,缩短处理所需时间,适用于处理有毒有害物质[f9l。自1975年海藻酸盐开始应用于毒性物质的微生物降解以来,此种固定化方式因其低价、实用以及无毒于微生物细胞的特点而具有良好的应用前景「io-is}a

    KaiChleeLon[i6]Pseudomohasputida美国型寄宿49451构造的实验室规模固相细胞膜反应器处理苯酚,可使质量浓度高达2000^-3500 mg/L的苯酚完全降解。Pai等「m}进行了固定化微生物填充床在高负荷运行下降解苯酚的研究,结果表明:与活性炭吸附颗粒相比,海藻酸钙凝胶包埋颗粒具有更高的苯酚去除速率。Anselmo等「is]研究了用琼脂、海藻酸钙、卡拉胶、聚丙烯酞胺和聚氨醋泡沫等载体固定化镰刀菌Fusarium sp.菌丝体,在完全混合反应器中降解苯酚,结果表明:固定细胞降解酚的速率远大于游离细胞,且固定化细胞生物产量少。Yang}19谋用三乙酸纤维树脂单载体和与海藻酸钙的复合载体包埋混合好氧菌处理含酚废水,与采用同样载体的表面吸附生物膜法相比较,当负荷COD小于1.3 kg/(m3·d)时,两种方法处理效果相差不大,但负荷较高时,包埋法固定化细胞比生物膜法处理效果优势明显。Chen采用壳聚糖固定Pseudomohasputida BCRC14349降解苯酚和三氯乙烯时发现,因壳聚糖材质的限制,较之悬浮微生物降解时,降解速度减慢,但能忍受更高浓度的底物。国内的研究者们[}2 i -24}也分别从固定化载体和优化菌种等方面进行了固定化微生物技术处理含酚废水的研究,并取得了一定的成果。

目前,固定化细胞技术还处于研究阶段,要投入大规模实际应用还面临许多问题。

3含酚废水的高级氧化治理方法

高级氧化技术可在较短时间内将有机物氧化降解为Cot, H2o及其它低分子无机化合物,具有去除率高、氧化速度快、无二次污染等优点,同时也避免了采用生物法处理时间长的缺点,是当前污水处理中研究的另一大热点。除了改进原有工艺外,超临界技术[[25]、微波技术、臭氧氧化、辐射技术、磁技术等都己开始试用于有机废水处理的研究。在新兴的有机废水处理方式中,湿式催化氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术等新工艺都体现出了较优的竞争力和广阔的应用前景。

3.1湿式催化氧化法

    该技术通过添加贵金属催化剂来降低废水中氧化反应的温度和压力,对废水中的有机物及还原性无机物进行液相氧化,从而降低废水中CODBOD含量的化学过程。废水中的有机物通过催化氧化反应,首先生成乙酸等中间产物,最终继续降解成为C02H20}331 o Ualkaj等运用不同方式制备的Cu/ZSM-5沸石催化剂对0.01 mol/dm0.1 mol/dm的苯酚进行降解,结果发现,因活性因子流失较少,直接热溶液合成的催化剂的活性与稳定性均高于离子交换法。Xu[[35]的研究表明,在ZnFe2-xAlx04系列催化剂氧化苯酚过程中,增加Fe3十的比例能使反应加速进行,而Fee十有助于保持催化剂的稳定性,减少活性因子Fe3十的流失。孔黎明等[[36]采用Cu0-A120:催化剂及H20:为氧化剂,在pH=5,温度50℃条件下,经2h200 mg/L苯酚完全降解。

该法催化剂寿命长,运行成本较低,易于实现自动化操作。但设备一次性投资大、要求高,废水处理量小,停留时间过长,氧化后的中间产物—小分子有机酸更难氧化分解,而且需要在较高的温度和压力下进行,也限制了其大规模应用。

3.2光催化氧化法

该方法是以光敏化半导体为催化剂,用紫外光或日光照射来降解有机物。当半导体吸取的光能高于其禁带宽度的能量时,就会激发产生自由电子和空穴,再加上水和溶解氧的作用,反应生成活性中间离子HO·和O2,然后与污染物发生氧化反应a光催化氧化法可分为非均相半导体催化氧化法和均相光氧化法两大类。对前者,研究较多的是Ti02粉末催化剂。Ti0:光学与化学性质稳定、无毒、低价易得,一般可使有机物完全降解。对于均相光氧化法,Fenton试剂法是在含有亚铁离子的酸性溶液中投加H2O2试剂,在Fee十催化剂作用下,产生活泼的氢氧自由基,从而引发和传播自由基链反应。相对于TiO2法,由于·OH产生更为迅速,能加快有机物和还原性物质的氧化。光催化氧化法在太阳能的转化和储存及高效新型催化剂的制备有着广阔的研发前景。该法的主要缺点是处理污染物过程中一般需采用紫外光;催化剂若悬浮则不易分离,若压制成形则影响其活性。目前,为增强处理效果,在原有研究的基础上,研究者多采用复合工艺对含酚废水进行降解。Noriaki Sano[[39]将臭氧分别与硅胶载体修饰A120:或沸石载体修饰Ti0:共辘氧化处理苯酚废水,处理效果远优于单一硅胶修饰A120:或沸石修饰Ti0:光催化氧化的结果。TamerEssam等利用Chlorella  vuri、同时处理UV/Ti0:降解苯酚和P一硝基酚C PNP)过程中产生的、不能被光催化反应很好去除的对苯二酚、儿茶酚及硝酸盐等中间产物,使COD去除率由11%左右上升到81%~83%

3.3超临界水氧化法

超临界水氧化法是将有机污染物在超临界水中氧化分解为C02. H20等无害的小分子化合物。如果水的温度和压力超过临界点(Tc=374.3℃、Pc=22.1 MPa),那么水就处于一种新的流体态即超临界态。此时水的性质发生了极大的变化,具有较大的扩散系数和较小的勃度,能溶解一般情况下很难溶解于水的有机物和一些气体,如氧气。该法是利用超临界水良好的溶剂性能和传递性能,使有机污染物在超临界水中迅速、有效地氧化降解。超临界氧化法处理工业有机废水是由美国学者Modell首先提出的。在国外,此项技术受到了特别的重视;在国内,该项研究尚处于起步研究阶段。

3.4超声声化学氧化法

超声声化学氧化法是20世纪80年代后期新发展起来的有机污染物高效处理技术。NeisSuri等研究使用超声波分解废水中的有机污染物,其原理是超声波辐射溶液产生高温(>50000K)的空化气泡及强氧化性物质(如·OH),使难降解有机物在此条件下完全氧化降解,无二次污染。Christian Peterier等研究了氯代苯酚、苯酚等的声化学降解过程,发现这些酚类化合物最终都被完全矿化为HCL, H2O, COCO2。与其它水处理技术相比,超声辐射降解法仍存在处理量少、费用高的问题,目前仍属探索阶段,其工业化应用还有许多问题尚需解决。

3.5电催化法

电解法处理废水的研究始于20世纪40年代,早期的研究多集中在重金属的回收、水的杀菌消毒及氰离子废水的处理方面。其处理污染物的方法主要有:阴极还原法、阳极电凝聚法、电浮离法、电催化氧化法等。作为近10余年来迅速发展的新技术,电催化技术因其适用范围广,氧化处理迅速彻底等特点而被广泛应用于有机废水,尤其是对生物有较大毒性或难生化降解的有机污水治理。由于其处理效率高、操作简便易实现自动化、无二次污染等优点引起了国内外研究者越来越多的关注。该技术是在适当的控制条件下通过电极催化产生很强的自由基,从而能有效降解有机物,克服了均相光氧化法投加氧化剂的缺陷。Cariesi Jara等设计了新型三隔室电化学反应器产生OH·以降解苯酚等难降解有机物,并考察了电流密度、电场强度和电阻对反应的作用。该方法用于含酚浓度大的废水,可以不经稀释或中和调节等预处理方法而直接降解,具有很好的应用前景,也是当前比较活跃的研究领域。

4结语

    随着钢铁、炼油、石油化工、塑料、合成纤维等工业飞跃发展,含酚废水的种类与数量日益增加。全球对其关注程度也日益增强。美国环保局从7万种有机物中筛选出65129种优先控制污染物名单;我国环境检测总站也根据我国环境特征,提出了1468种优先控制污染物黑名单,苯酚都位列其中。

    目前,我国的许多江河湖海以及地下水都受到含酚废水的严重污染,是当前我国急需解决的三废治理对象之一。随着含酚废水的多样化,单一技术对其进行有效治理的难度越来越大。针对不同组成、不同污染程度的含酚废水,将不同治理技术加以祸合,充分发挥不同技术的优点、取长补短,并尽量避免它们之间的相互抑制作用,从而使祸合技术工艺发挥出更好的功效,将是该类废水治理的发展方向。

 

声明:

1、本文系本网编辑转载,并不代表本网站赞同其观点及对其真实性进行负责、考证。

2、如本文涉及其作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系,大家将在第一时间进行相应处理!

 

 

 

 

 

XML 地图 | Sitemap 地图