丙烯酰胺废水（精选9篇）
丙烯酰胺废水 篇1
木薯淀粉资源丰富, 价格低廉, 易生物降解, 产品本身及降解产物均对环境无害, 经化学改性的淀粉基天然高分子絮凝剂目前已成为水质净化、污水处理及污泥脱水的理想絮凝剂[1,2,3,4,5]。但由于淀粉具有加工困难、力学性能差、低温时水分散性不好、渗透力差等缺点, 使其应用受到限制[6]。丙烯酰胺是淀粉接枝改性的常用单体, 人们采用60Co-γ射线预辐射[7,8]、反相悬浮共聚[9]、反相乳液共聚[10]、氧化还原[10,11]和微生物转化[12]等方法对丙烯酰胺与淀粉的接枝聚合反应及其产物淀粉衍生物进行了研究, 取得了一定的进展。由于淀粉衍生物是以淀粉的亲水的刚性链为骨架、配以柔性的聚丙烯酰胺支链形成的刚柔相济的网状大分子结构, 因此, 在水处理、石油开采、造纸、选矿等行业中得以广泛应用[13,14,15,16,17], 但在天然橡胶废水的处理上却未见报道。
本工作采用过硫酸铵作为引发剂, 丙烯酰胺为单体, 十二烷基磺酸钠为乳化剂, 以乳液聚合方法合成丙烯酰胺接枝木薯淀粉 (接枝淀粉) , 通过Statistical Analysis System (SAS) 软件统计分析得出最佳工艺, 并考察了接枝淀粉对橡胶废水的絮凝处理效果及特点。
1 实验部分
1.1 试剂和仪器
木薯淀粉 (淀粉) :海南省琼中淀粉厂;丙烯酰胺 (单体) :化学纯;过硫酸铵、十二烷基磺酸钠、丙酮:分析纯。
傅里叶变换红外光谱仪:美国尼高力仪器公司;721型紫外-可见分光光度计:南京第四分析仪器有限公司。
1.2 接枝淀粉的制备
将一定量的淀粉及100 mL蒸馏水加入三口烧瓶中, 90 ℃水浴搅拌糊化30 min, 迅速冷却到所需合成温度, 加入乳化剂, 搅拌5～10 min后加入一定量的单体, 淀粉与单体总质量为10 g, 乳化剂加入量为2% (质量分数) , 搅拌10～20 min后加入引发剂, 恒温搅拌反应3 h。用丙酮洗涤至白色沉淀完全析出, 将白色沉淀于60 ℃烘干, 即得粗接枝淀粉。称取一定量的粗接枝淀粉, 用丙酮作溶剂, 在索氏抽提器中抽提24 h, 以完全除去均聚物, 将抽提物干燥至恒重, 即得接枝淀粉。
1.3 主要考察指标
按式 (1) ～式 (3) 计算单体转化率 (C, %) 、接枝率 (PG, %) 及接枝效率 (GE, %) [18,19]。
undefined (1)
undefined (2)
undefined (3)
式中, m0、m1、m2和m3分别为淀粉、单体、粗接枝淀粉和接枝淀粉的质量, g。
1.4 橡胶废水的絮凝处理
取200 mL经氧化塘处理过的橡胶废水, 加入接枝淀粉, 静置24 h后取上清液, 在500 nm处测定吸光度。
1.5 分析方法
采用红外光谱仪测定淀粉及接枝淀粉的结构。采用SAS统计软件分别对单体转化率、接枝率及接枝效率3个考察指标进行各因子显著性方差分析及平均效果显著分析。先依据各因子间的组合效果, 得出3个不同考察指标各因子优势组合, 再与废水处理效果进行综合分析, 筛选出能满足生产需求的因子优势组合。
2 结果与讨论
2.1 正交实验结果及分析
采用正交实验法, 选用L9 (34) 正交设计表, 考察m (淀粉) ∶m (单体) 、合成温度、引发剂加入量 (质量分数, 下同) 对接枝共聚反应中单体转化率、接枝率及接枝效率的影响, 正交实验因素水平见表1, 正交实验结果见表2。
2.2 对单体转化率的分析
各因素对单体转化率的显著性方差分析见表3。由表3可见:因素A、B对单体转化率的影响都达显著水平;各因素总变异和的大小顺序为B>A>C, 说明合成温度对单体转化率的影响最大, 其次是m (淀粉) ∶m (单体) , 引发剂加入量的影响最小;以单体转化率为考察指标时, 最好的工艺条件组合为A3B3C2, 即m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量2.4%。
2.3 对接枝率的分析
各因素对接枝率的显著性方差分析见表4。由表4可见:因素A、B对接枝率的影响为极显著, 因素C为显著;各因素总变异和F的大小顺序为A>B>C, 说明m (淀粉) ∶m (单体) 对接枝率的影响最大, 其次是合成温度, 引发剂加入量影响最小;以接枝率为考察指标时, 最好的工艺条件组合是A3B3C3, 即m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量4.0 g。
注:*为显著水平。
注:*为显著水平, **为极显著水平。
2.4 对接枝效率的分析
各因素对接枝效率的显著性方差分析见表5。由表5可见:因素A、B对接枝效率的影响为极显著, 因素C为显著:各因素总变异和的大小顺序为B>A>C, 说明合成温度对接枝效率的影响最大, 其次是m (淀粉) ∶m (单体) , 引发剂加入量的影响最小;以接枝效率为考察指标时, 最好的工艺条件组合是A3B3C3, 即m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量4.0 g。
通过以上分析, m (淀粉) ∶m (单体) 与合成温度对单体转化率、接枝率及接枝效率影响都为显著, 引发剂加入量影响为不显著。依据成本原则, 综合以上可以得出当m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5、合成温度为60 ℃、引发剂加入量为2.4 g时, 可以得到比较理想的接枝效果, 此时单体转化率、接枝率及接枝效率分别为74.7%, 69.8%, 74.9%。
注:*为显著水平。
2.5 接枝淀粉的红外分析
接枝淀粉与淀粉的红外光谱谱图见图1。由图1可见:在3 125 cm-1处出现淀粉的—OH伸缩振动特征峰, 在2 895 cm-1处出现明显的饱和烃的C—H键伸缩振动特征峰, 在1 040～1 160 cm-1处出现C—O键的伸缩振动特征峰;在接枝淀粉的红外光谱谱图中, 在2 950～3 278 cm-1处, 接枝淀粉的峰形明显变强, 原因是—OH与—NH2的伸缩振动特征吸收峰相互叠加而产生, 在1 660 cm-1处出现了酰胺基团中羰基undefined键的伸缩振动特征峰, 在1 250～1 310 cm-1处产生了C—N的吸收峰, 说明淀粉已经接枝上丙烯酰胺。
2.6 橡胶废水的絮凝处理效果
采用合成的接枝淀粉对橡胶废水进行絮凝处理。接枝淀粉加入量对橡胶废水吸光度的影响见图2。由图2可见:当接枝淀粉加入量为0.35 g/L时, 橡胶废水的吸光度由0.164降为0.073, 脱色率为55.5%。
3 结论
a) 以丙烯酰胺为单体, 过硫酸铵作为引发剂, 十二烷基磺酸钠为乳化剂, 采用乳液聚合方法合成接枝淀粉。采用正交实验及SAS统计分析得出最佳的合成条件为m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量2.4%。
b) 在最佳实验条件下, 单体转化率、接枝率及接枝效率分别为74.7%, 69.8%, 74.9%。红外光谱证实了木薯淀粉丙烯酰胺的接枝淀粉的存在。
c) 当接枝淀粉的加入量为0.35 g/L时, 橡胶废水的吸光度由0.164降为0.073, 脱色率为55.5%。
丙烯酰胺废水 篇2
循环活性污泥法处理丙烯腈废水
采用循环活性污泥法处理模拟丙烯腈废水,探讨了丙烯腈的`微生物降解机理.实验结果表明:在进水1 h、厌氧1 h、曝气4 h、沉淀1 h的处理条件下,处理后丙烯腈质量浓度由71 mg/L降至4.4 mg/L,去除率为93.8%;COD由546 mg/L降至49 mg/L,去除率为91%.用扫描电子显微镜观察反应器中的活性污泥,发现八叠球菌、诺卡氏菌、链球菌为其主要菌群.
作 者：孙剑辉 李萍 Sun Jian-hui Li Ping 作者单位：河南师范大学,化学与环境科学学院河南省环境污染控制重点实验室,河南,新乡,453007 刊 名：化工环保 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 25(5) 分类号：X703.1 关键词：循环活性污泥法 丙烯腈 废水处理丙烯酰胺废水 篇3
一、工艺及流程方面
目前, 行业内丙烯酸生产装置中一般较常采用的分离丙烯酸水溶液方法有结晶、共沸、萃取。这里主要侧重谈下通过共沸精馏的方式来实现丙烯酸的提纯。具体这种方法它采用的是添加甲苯作为挟带剂来精馏。根据甲苯的特性, 它是一种能与水产生共沸物的工艺介质, 在质量分数为80%左右的甲苯与水共沸
产生的温度达到84度左右。
以丙烯酸6万t/a生产装置来说, 在丙烯酸精制部分, 由氧化得来的粗丙烯酸 (77℃) 水溶液通过脱水、脱除醋酸以及脱除重组分三个流程得出合格的丙烯酸。在这个过程内, 轻组分分馏塔 (塔顶108mmHgA, 40℃, 塔釜80℃) 用加入甲苯来共沸蒸馏把副产的水、甲苯及醋酸由分馏塔顶部气相脱除, 这样塔釜液就是仅含极少量醋酸和甲苯的丙烯酸水溶液, 然后在将这些丙烯酸水溶液带入醋酸塔 (塔顶41mmHgA, 59℃) 把残存的醋酸和甲苯从塔顶脱除。塔釜液送入丙烯酸精制塔 (塔顶22mmHgA, 54℃) 脱除重组分。精制塔顶得酯化及丙烯酸或聚合级丙烯酸并送往酯化单元, 塔釜液主要是丙烯酸的二聚物, 送至二聚物分解器回收丙烯酸, 未分解的重组分送至焚烧系统。操作过程中, 分馏塔顶部甲苯回流量68.8t/h, 37℃度;回流罐112mmHgA。以甲苯为溶剂, 吩噻嗪PZ为阻聚剂作为溶质配成质量分数2.02%的溶液, 加入至分馏塔。
二、哪些相关条件影响着废水中丙烯酸的含量
影响着废水中丙烯酸含量的条件无非是操作过程中的温度、压力及甲苯回流量。首先, 整个精馏过程的反应温度会对各组分的饱和蒸汽压造成影响。当出现温度提高时, 液体的饱和蒸汽压就会变大。轻组分分馏塔的操作温度通常是受塔釜的温度影响的, 当塔釜的温度在77.9℃以下时, 会造成大量的水蒸气进入塔釜, 会引起CH2=CHCOO-和H+的碰撞更加剧烈, 同时由于丙烯酸自身有一定的不饱和, 所以更加引起聚合, 若甲苯过量进到塔釜, 又会使得醋酸塔运转超负。当塔釜温度比81.2℃要高, 分馏塔塔釜的丙烯酸汽化加剧, 增加了分馏塔顶部废水中的丙烯酸含量;导致高温条件下的丙烯酸自聚的可能性更大。举个例子, 若进料量是20t/h的丙烯酸溶液质量百分比53%时, 此时分馏塔顶部甲苯回流量是69t/h, 塔釜温度控制在79℃左右, 那么废水中丙烯酸质量百分比大约在0.33%以下。
第二个影响因素是精制过程的压力。压力越大易导致共沸点不断升高, 使得共沸物中水的摩尔分数进一步增加, 因为丙烯酸容易发生自聚的问题, 因此必须在操作时降低操作温度, 那么此时使用负压精馏法无非能最有效的降低操作温度, 所以一般都在轻组分分馏塔中使用负压操作。操作压力的变化不仅对轻组分分馏塔塔顶和塔釜的各物料组成造成影响, 甚至还对体系中的共沸温度有非常直接的影响。随着压力的改变, 必然也会对操作的温度造成影响。因此共沸精馏必须在确保相对稳定的分馏塔塔顶和塔釜压力的前提条件下进行。
一般在装置生产过程中, 轻组分分馏塔塔顶压力不断升高的同时, 其塔釜压力也逐步在变高, 从实际生产过程进行分析, 轻组分分流塔塔釜和塔顶的压力波动范围分别在118-172 mmHgA, 101-118mmHgA。显而易见, 分馏塔顶压力波动范围较塔釜小。这也可能与丙烯酸在塔内自聚有一定关系。上面提到分馏塔顶压力的提高能增加对废水中丙烯酸含量。主要还是分馏塔顶的压力变化造成塔釜压力的变动, 进一步改变了塔的温度。总结起来, 就是压力升高影响温度升高, 进而增加废水中丙烯酸含量。所以, 在装置生产中最理性的方式是保证能稳定操作过程才能达到降低废水中丙烯酸的含量。保证分馏塔塔顶压力就要确保来自回流罐的压力是可调节控制的, 这样才能控制分馏塔塔顶压力在合理控制范围之内。
最后一点影响因素就是分馏塔顶甲苯回流比。在分馏塔操作中, 若加大甲苯回流量, 却能减少塔釜丙烯酸溶液中水的质量分数, 有利于提高产品质量, 但这要以减少生产力及增加相应能耗为代价, 也有可能导致废水中丙烯酸含量上升。
对比一下这种情况, 当温度和压力条件保持不变, 进料量不同, 而回流比过小, 却导致废水中的丙烯酸含量上升, 这可能与想要保证塔釜含水质量分数低, 不得不升高塔釜温度而使得丙烯酸汽化, 反而造成废水中丙烯酸含量高有一定关系。在回流比过高时, 要确保塔釜中甲苯质量百分比在15%左右, 就得提升塔釜温度, 导致废水中丙烯酸含量上升。所以在回流比控制在合理范围时, 能使得废水中丙烯酸含量达到要求, 而且也能降低回流量, 以减少装置生产中的能量消耗提高生产利润。
当丙烯酸水溶液比例是56%, 轻组分分馏塔的进料量在满负荷是19t/h时, 丙烯酸产品的售价是0.7064万/t的情况, 如果把废水里的丙烯酸的比例从当前的0.5%-1%减小到0.35%, 那么丙烯酸的回收比率能够提升最少0.15个百分点, 为此将至少能够提高90.3t的可回收的丙烯酸, 带来直接经济效益达到63.79万/a。甲苯的回流量将减小到67t/h, 即使按照每减小1t的甲苯回流量来算的话, 也能至少减小0.5t的蒸馏计。大约能够节约蒸汽用量达到25200t/a。
小结
通过控制操作过程中的温度、压力及甲苯回流量这几个条件来实现废水中丙烯酸的含量确实是可行可实现的。尤其在我们国家目前大力开展节能降耗, 发展循环经济, 不断优化工业能耗指标和环保指标的前提下, 化工生产行业还有更多的优化空间, 是国家发展绿色经济的一个重要组成部分, 以期能耗最少, 效益最优。
参考文献
[1]丙烯酸的现状与发展趋势[J].化学工业出版社, 2007.
[2]方晓明.丙烯酸精制单元轻组份分馏塔的流程模拟[J].石油化工应用, 2008, 27 (5) :58-61.
[3]刘书举.一种纯化丙烯酸的方法:中国, 200310109206[P], 2004 11 17.
丙烯酰胺废水 篇4
聚季铵盐聚丙烯酰胺吸附剂对含Cr(Ⅵ)电镀废水吸附性能的研究
在静态条件下,对PQAAM吸附含重金属离子Cr(Ⅵ)的电镀废水进行了研究,探讨了PQAAM用量、废水pH值、吸附时间、吸附温度对去除Cr(Ⅵ)效果的影响.结果表明,在废水pH值6.0～8.0,Cr(Ⅵ)浓度0～100 mg/L范围内,吸附时间为100 min,吸附温度为20 ℃,按Cr(Ⅵ)与PQAAM质量比为1∶30投加PQAAM进行处理,Cr(Ⅵ)去除率可达98%以上.含Cr(Ⅵ)的.电镀废水经PQAMM吸附后,废水中Cr(Ⅵ)的含量显著低于国家排放标准.表5,参9.
作 者：罗道成 刘俊峰 LUO Dao-cheng LIU Jun-feng 作者单位：湖南科技大学,化学化工学院,湖南,湘潭,411201刊 名：湖南科技大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF HUNAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：200520(2)分类号：X754关键词：聚季铵盐聚丙烯酰胺 吸附性能 重金属离子 电镀废水
丙烯酰胺废水 篇5
以天然高分子物质为原料, 经提取、改性制得的水处理剂, 具有来源广、效益高、无二次污染等优点。本试验以β-环糊精和聚丙烯酰胺为原料进行接枝反应合成β-CD-PAM絮凝剂, 并将其用于处理含微量Cr3+废水。β-CD-PAM既保留了β-CD的疏水空腔和外侧羟基, 可与Cr3+形成主客体包合物和络合物;又引入新的基团-NH-O-CH-能和Cr3+能形成稳定的配合物;引入PAM增大了β-CD相对分子质量, 有利于絮凝及沉降。
1.试验部分
(1) 主要仪器与药品。
紫外-可见分光光度计 (UV-1800) 、傅立叶红外光谱仪 (Nicolet Nexus 670) ;β-环糊精、聚丙烯酰胺、乙腈、对甲苯磺酰氯、二苯碳酰二肼、高锰酸钾、硫酸铬等均为分析纯。
(2) β-环糊精接枝聚丙烯酰胺试验。
(1) 合成β-环糊精磺酸酯。
称取4g重结晶的β-CD置于50m L蒸馏水中;将0.5g Na OH加到β-CD悬浮液中搅拌直至溶液变澄清;称取1g对甲苯磺酰氯溶于2m L乙腈, 在0℃下缓慢滴加到β-CD的混合溶液中;在4℃下搅拌5h, 用稀盐酸中和至p H=6, 过滤并收集沉淀, 在50℃下真空干燥得到白色固体, 即β-CD-6-Ots。
(2) β-环糊精接枝聚丙烯酰胺。
称取4g PAM加入到150m L蒸馏水中, 在50℃水浴锅中搅拌使其溶解;将3gβ-CD-6-Ots逐步加入到PAM水溶液中, 于50℃水浴锅中搅拌20h;将反应产物在50℃真空干燥, 所得固体分别用甲醇、乙醚洗涤数次, 用布氏漏斗过滤;真空干燥得到白色固体, 即β-CD-PAM。
(3) 含铬废水处理试验。
配制100mg/L的Cr3+标准贮备溶液;再用标准贮备溶液配制标准溶液;采用正交试验方法, 研究药品投加量、温度、p H值等因素对Cr3+废水处理效果的影响。
(4) 依据国标GB7466-87确定铬去除率。
绘制Cr3+浓度对吸光度的标准曲线;将处理过的Cr3+水样过滤, 用高锰酸钾氧化滤液, 稀释, 以二苯碳酰二肼做显色剂, 在波长540nm下测定吸光度, 利用标准曲线方程, 计算去除率。
2.实验结果与讨论
(1) 样品的红外光谱表征。
称取经干燥处理的1~2mg试样与200mg纯KBr在玛瑙研钵充分均匀研磨到粒度小于2微米, 将混合粉末用107Pa压力在油压机上压成透明薄片, 设置波长4000~500cm-1, 扫描次数32, 分辨率4cm-1, 测得红外光谱如图1:PAM在3300cm-1附近是伯酰胺的伸缩振动吸收;β-CD在3400cm-1附近出现-OH键伸缩振动吸收峰, 1000~1200cm-1是葡萄糖单元的特征吸收;β-CD-6-Ots保留了β-CD的葡萄糖单元特征吸收及-OH吸收峰, 且出现1178cm-1和1368 cm-1的磺酰基峰和1600cm-1附近苯的特征吸收峰, 在2971cm-1和2927cm-1附近出现了甲基的对称和非对称伸缩振动双峰;β-CD-PAM的红外光谱保留了β-CD的特征吸收峰, 且出现3340cm-1处的仲酰胺特征吸收峰, 证明β-CD接枝到了PAM上。β-CD-6-OTs与β-CD-2-OTs的红外图谱相似, 故需用其在水中溶解度区分:β-CD-2-OTs大于35g/100m L, β-CD-6-OTS则小于0.04g/100m L。
(2) 处理含铬废水的影响因素。
(1) 药品用量对去除率的影响。
分别称取0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3g的β-CD-PAM、β-CD、PAM, 加入到100m L浓度10mg/L的Cr3+溶液, 在30℃水浴锅静置1h后过滤溶液, 计算Cr3+去除率。处理结果如图3:β-CD-PAM的去除率大于PAM和β-CD, 这是由于其-NH-O-CH-基团中的氧原子为给电子原子增加了氮原子周围电子云密度, 即增强了配体的碱性, 配体的碱性愈强, 和同一金属离子形成配合物的稳定性愈强, 且羟基对Cr3+具有络合作用;β-CD-PAM、β-CD、PAM的质量与水样体积比分别超过1.5%、2%、0.5%时, 絮凝剂过量会使之与水样难于分离, 导致滤液吸光度上升从而去除率下降。
(2) 温度对去除率的影响。
称取0.15gβ-CD-PAM、0.2gβ-CD、0.05g PAM, 分别加入到100m L浓度10mg/L的Cr3+溶液, 在20、25、30、35、40、50、60℃水浴锅静置1h后过滤溶液, 计算Cr3+去除率。处理结果如图4:低于20℃, 微粒扩散慢, 絮凝速率低, 铬去除率较低;随着温度升高, β-CD-PAM分子运动加快, 扩散快, 利于氧化还原反应及络合反应进行, PAM分子热运动剧烈, β-CD的溶解度增大, 能充分与Cr3+进行络合, 从而去除效率升高;超过50℃, β-CD-PAM会部分分解断链, 吸附粒子极易解吸, 影响絮凝效果, 导致去除率降低。
(3) p H值对去除率的影响。
称取0.15gβ-CD-PAM、0.2gβ-CD、0.05g PAM, 分别加入到100m L浓度10mg/L的Cr 3+溶液, 分别调节p H值为1、2、4、5、6、7, 在35℃水浴锅静置1h后过滤溶液, 计算Cr 3+去除率。处理结果如图5:当p H小于7时, 随着p H升高, β-CD-PAM、PAM和β-CD对Cr 3+的去除率都升高, 因为在络合的过程中, 配体的碱性越强, 和金属离子形成的配合物稳定性就越强, 碱性溶液可以提供电子, 增强配体的碱性;而当p H大于7时, Cr 3+在碱性溶液会逐步沉淀, 影响了测量结果, 故需在适宜p H范围内方能达到最佳包合效果。
(4) 最优化条件下Cr3+去除率。
经过正交试验, 如图6, 处理10mg/L的Cr 3+水样, 最佳条件组合为:β-CD-PAM投加量1.5g/L、温度35℃、p H值5~6, 去除率可达到87.23%;β-CD投加量2g/L、温度50℃、p H值为7, 去除率可达到63.51%;PAM投加量0.5g/L、温度40℃、p H值为7, 去除率可达到56.72%。
3.结论
(1) β-CD-6-OTs是合成6位取代环糊精衍生物必须经过的一种中间产物, 环糊精的磺酰化反应是酰化基与羟基的反应, 其产物结构受反应试剂活性和环糊精包结效应的影响。
(2) β-CD-PAM、β-CD、PAM对废水中Cr3+均有一定去除能力;β-CD-PAM与β-CD、PAM相比, 对Cr 3+去除能力有明显提高;β-CD-PAM处理微量Cr3+废水, 主要依靠絮凝作用、络合作用、共沉淀作用等, 其最优化条件组合为:药品投加量1.5g/L、温度35℃、p H值5~6, 去除率可达到87.23%。
参考文献
[1]陈林.含铬废水处理技术概述[J].铁合金, 2012 (2) .
[2]周圩群.单-[6-对甲苯磺酰基-6-脱氧]-β-环糊精的制备及影响因素[J].硅谷, 2011 (22) .
试论丙烯酸废水处理的综合工艺 篇6
1. 丙烯酸废水自身特点
丙烯酸废水酸性极强, 废水中COD值可达10000——100000mg/L, 特点为成分复杂、浓度高且具有非常大的毒性。同时, 丙烯酸废水的B/C值远远低于0.3, 并不具备很高的可生化性, 基于丙烯酸废水自身COD值较高的特点, 单一的处理工艺很难将废水处理后达到相关排放标准, 而由于废水中含有一小部分比重的乙酸可供回收利用, 因此, 研制出一套行之有效的处理工艺, 对于丙烯酸废水的处理无论是从经济价值角度, 还是环保角度都具有巨大意义。
2. 处理工艺
2.1 燃烧法
这是一种最传统也是最为直接有效的方法, 最大的缺点是造成了资源浪费, 同时成本较高、处理效率也比较低。
2.2 催化氧化法
这种工艺是通过在高温、高压的条件下, 配以催化剂的催化作用, 将废水中大量的有机物氧化分解成水和二氧化碳等小分子或一些无机物。传统的单一氧化法相比于催化氧化法来说, 需要更高的压力和温度, 同时反应的停留时间也更长。
通常在处理中采用过氧化氢作为反应的氧化剂。过氧化氢本身具有强氧化能力, 可以促进形成羟基自由基, 同时过氧化氢对共轭中的发色基团进行氧化, 产生断链的作用, 使废水中的大分子有机物转变成小分子的无机物, 最终达到使废水中COD值降低的作用。这其中, 水中的氢离子对过氧化氢的催化作用起协同作用, 可以使过氧化氢的氧化能力得到很大程度上提升, 所以, 废水在处理时要保证一定的弱酸性, 否则要经过事先的预处理向其中投加少量酸用来调节废水的p H值。同时, 过氧化氢还具有很好的脱色作用, 在处理纺织、涂料等一类废水时效果很好。采用催化氧化法对丙烯酸废水进行处理, COD去除率可以达到70%。
2.3 电渗析法
丙烯酸废水中含有一少部分的丙烯酸, 相比于其他的处理工艺, 采用电渗析法就能够很好地实现丙烯酸的回收和利用。采用电渗析法主要有以下两种方式:
2.3.1 一次提浓发:
通过丙烯酸废水的稀释溶液在电渗析器中进行循环浓缩达到提浓的目的, 采用生物膜的方式, 对废水进行浓缩处理, 具体通过对废水处理量对应的膜对数和膜面积进行计算, 来获取所需要的生物膜数量, 相比于其他处理方法, 采用生物膜进行的电渗析法要求更多, 成本也更高, 膜片需要定期进行更换, 优点是处理效果更好。
2.3.2 分级处理法:
采用这种方法可以得到一部分用于丙烯酸回收的浓相, 一部分可进行生化处理的稀相, 但需要耗费大量的电力资源。
采用电渗析法处理丙烯酸废水实现了对废水中丙烯酸的回收和利用, 同时还使废水处理结果达到了国家的排放标准, 增加经济效益的同时, 也实现了废水的循环利用。
2.4 浓缩-结晶-干燥法
丙烯酸废水属于高浓度的有机废水, 含有大量无机盐和有机物, 通过浓缩结晶的方法, 可以使其中含有的大量无机盐随着废水的浓缩而结晶析出。同时, 对废水进行浓缩, 可以得到高纯度的有机物, 这些有机物在经过高早处理后可以自燃, 同时在燃烧过程中会释放大量的热量, 也基于这点, 这些有机物可以代替一部分的化石燃料。
相比于传统简单的燃烧法, 这种方法成本更低, 同时还实现了废水中有机物和无机盐的回收和利用, 干燥过程中产生的蒸发水也可以冷凝回收利用, 作为冷却回用水或者是车间的冲洗水, 也可以用作供暖系统中的中水回用。
这种处理方法的核心设备就是多效蒸发器, 这种设备广泛应用于果汁、牛奶、制药、木糖、造纸黑液、乳酸等物质的蒸发和浓缩, 这些年来也被广泛应用在废水处理中, 设备的运行参数和自身主体结构直接影响了废水中COD的处理效果。
该设备由多个蒸发器来串联运行, 实现了多级蒸发和热能的多级利用, 大大提升了热能的利用效率, 具体流程分为逆流流程和错流流程。
2.5 生化法
生化法是现今污水处理中最为常用的一种处理方法, 相比于一般的膜法成本更低, 和其他的处理方法相比处理效果更好, 但同时生化法对废水本身的可生化性较高。一般的丙烯酸废水中有机物含量非常高, B/C比值远大于可生化的标准, 这就要求在采用生化法对污水进行处理之前要经过事先的预处理, 使COD值大大降低。常用的生化法有A/O法、UASB法等。采用生物法中的厌氧生物处理进行丙烯酸废水的处理时, 会产生一部分的沼气, 可以进行回收和利用。
3. 结语
丙烯酸废水的处理方式有很多种, 可以根据具体的处理水质和污水排放标准来进行工艺的制定, 但同时这些处理方法仍然存在处理效率低等问题, 这些都需要专家在今后做出进一步研究。
摘要：随着这些年我国工业的快速发展, 工业产品在生产制备中衍生出一些污染问题也日益严重。其中涉及到的丙烯酸废水主要来源于涂料、纺织、胶黏剂、皮革化工、造纸、弹性体、建筑材料、合成纤维、絮凝剂、高吸水性树脂和一些洗涤剂生产企业等多个工业领域。
关键词：丙烯酸废水,处理工艺,催化氧化,电渗析
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丙烯酰胺废水 篇7
本工作采用超滤和反渗透膜组合分离工艺,进行丙烯腈装置含氰废水处理的中试研究,考察了反渗透膜型号,工艺对处理效果的影响,并对其稳定性进行了评价。
1 实验部分
丙烯腈装置废水,取自中国石油大庆石化公司丙烯腈装置,其主要指标见表 1。超滤膜,8040 型,膜面积为 34m2,美国海德能公司生产。渗透膜,LFC1-4040 型,美国海德能公司生产;BW 30-400 型,尺寸为 1016mm×201mm,有效膜面积 400m2,美国陶氏公司生产。
1.1 原材料
1.2 实验方法
将原水冷却到 35℃后,以 300L/h 的水量进入膜分离废水处理系统,在操作压力为 0.1～0.4MPa,最高使用温度为 45℃条件下经过超滤膜预处理,然后进入贮水箱,使用 NaOH 将 pH 值调节至 9.5～10.5,再通过加压泵将水提升至反渗透膜前端进行一级反渗透处理后,进入二级贮水箱,经二次调节 pH 值后,进行二级反渗透处理,其工艺流程见图 1。
2 结果与讨论
2.1 影响废水处理效果的因素
2.1.1 反渗透膜组合方式
分别采用 3 种反渗透膜组合方式(即两级均采用海德能膜;一级采用海德能膜,二级采用陶氏膜;两级均采用陶氏膜)进行废水处理,对比了不同组合的处理效果(见图 2,3)。
由图 2和图3 可以看出,两级反渗透膜均采用海德能膜时,一级反渗透能有效降低 COD,起到保护二级反渗透膜的作用,但两级反渗透去除 CN-的能力都不理想,处理效果达不到技术要求;采用海德能膜和陶氏膜组合时,两级反渗透对于进水 CN- 去除率为 40%～60%,一级反渗透对 CN- 去除率低于 10%,二级反渗透对 CN-的平均去除率为 50%,但由于一级膜出水 CN- 高于原水,增大了二级去除负担,总去除效果不佳;两级反渗透均采用陶氏膜时,反渗透对 CN- 的平均去除率可达 50%～70%,去除效果比较明显,这表明陶氏反渗透膜不仅可以有效去除废水中的有机物,而且对 CN- 也有较好的去除效果。
2.1.2 pH 值调节
对比采用 NaOH 调节 pH 值与未调节时系统的废水处理效果,并进行 80h的连续试验,结果见图4和图5。可以看出经 pH 值调节后,CN- 处理效果明显提高,而对 COD 的下降效果影响不明显。
□—CN-去除率;◇—COD下降率
□—CN-去除率;◇—COD下降率
2.2 运行效果
两级反渗透膜均采用陶氏膜,并利用NaOH将pH 值调节为9.5～10.5,考察了超滤和反渗透膜组合分离工艺对废水的处理效果,结果见表2。由表2可见,COD平均下降率达到 83.31%,CN-平均去除率达到 51.08%,符合排放要求。
2.3 稳定性
为考察系统运行的稳定性,两级反渗透膜均采用陶氏膜,进行了 27 d 连续试验,运行时间对 CN- 去除效果的影响见图6。
◇—反渗透进水;□—一级反渗透进水;△—二级反渗透进水;▽—去除率
由图 6 可见,采用两级反渗透陶氏膜可控制出水 CN-平均去除率为 70.00%,这表明陶氏反渗透膜可以有效去除废水中的有机物。
3 结论
a.采用超滤和反渗透膜组合技术处理丙烯腈装置含氰废水,COD 下降率可以达到 83.31%,CN-的去除率达到 51.08%,经过 27 d 的稳定性试验,CN- 平均去除率为 70.00%。
b.两级反渗透均采用陶氏反渗透膜,并将 pH 值调节为 9.5～10.5 时,处理效果最佳。
参考文献
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丙烯酰胺废水 篇8
己内酰胺生产废水(简称废水)是一种难处理的石油化工废水,主要污染物包括苯、甲苯、有机酸、环己酮、环己烷、环己酮肟、氨氮等,传统的A/O工艺难以达到有效、稳定的处理效果。
本研究将无机陶瓷膜分离装置用于MBR的膜分离工艺,对废水进行处理,探讨了废水经A/O工艺处理后,再经无机陶瓷膜进行泥水分离的效果,以及运行过程中膜通量的衰减情况和污染膜的清洗与恢复情况。
1 实验部分
1.1试剂和实验装置
氢氧化钠、盐酸为工业纯;其他所用试剂均为化学纯。
MF0.4/06-00A型无机陶瓷膜分离装置:湖南恒辉环保实业有限公司,其中膜管表面用于分离的材料为二氧化锆微孔材料,膜管支撑体为氧化铝陶瓷,膜通道37个,通道直径3.6 mm,膜孔径0.2 μm,膜管外径 41 mm,有效膜面积0.428 m2。
1.2实验流程
废水取自某己内酰胺生产厂,废水MBR处理流程见图1。废水在集水池中汇集后由泵打入厌氧池和好氧池中进行A/O生物处理,然后废水流入初沉池中进行初步沉淀以降低废水中的悬浮物质量浓度,初沉池出来的废水中悬浮物质量浓度为15～30 mg/L,COD为200～450 mg/L。将废水引入无机陶瓷膜分离装置进行泥水分离,出水可达标排放,浓缩液通过泵回流入A/O流程继续处理。
无机陶瓷膜运行一段时间后会被污染,需要进行清洗。可将无机陶瓷膜分离装置的出水阀门关闭,用清水或配置的溶液在装置中高速运行,对膜管上的污染物进行清洗,清洗时间为2 h。
1.3 分析方法
采用重铬酸钾法测定COD[9];采用重量法测定悬浮物质量浓度[10] 。
2 结果与讨论
2.1无机陶瓷膜分离装置的分离效果
采用无机陶瓷膜分离装置对初沉池出来的废水进行处理,共运行10 d。在膜压差为0.07 MPa的条件下,无机陶瓷膜分离装置对废水中悬浮物质量浓度和COD的去除效果见图2和图3。
由图2可见:经无机陶瓷膜分离装置处理后废水中悬浮物的质量浓度明显下降,废水中悬浮物的去除率达90%以上;装置运行稳定后,出水中悬浮物质量浓度达1 mg/L以下。由图3可见:实验开始的前2天,无机陶瓷膜没有适应废水中所含污染物分子的大小,废水的COD去除效果不佳;随着累计处理时间的增加,无机陶瓷膜孔隙间逐渐聚集微小颗粒,过滤系统逐渐由微滤向纳滤转化,出水COD趋于稳定,COD小于100 mg/L,COD去除率高于70%。
2.2膜通量的衰减
无机陶瓷膜分离装置的过滤形式为错流式过滤,其过滤原理示意见图4。
废水在膜管内高速流动,在膜管两端压力的驱动下,含小分子组分的澄清渗透液从膜管的侧表面透过膜,含大分子组分的混浊浓缩液被膜截流,回流到A/O流程。无机陶瓷膜分离装置的跨膜压差对废水在膜管内的错流流量和膜通量的影响见表1。由表1可见,膜管两端的跨膜压差越大,废水在膜管中的错流流量越大,而膜管侧表面的膜通量越小。这是因为,废水在高速流动的情况下,流速越大,与流速垂直方向的渗透量越小。
在跨膜压差为0.03 MPa时,悬浮物质量浓度对膜通量的影响见图5。由图5可见:悬浮物质量浓度较高时,膜通量随时间延长而快速下降,并在快速下降一段时间后逐步趋于稳定;悬浮物质量浓度较低时,随时间延长膜通量下降较小。这是因为,悬浮物质量浓度较高时,膜管出水稳定后通量非常低甚至发生堵塞,滤饼层迅速形成,使膜孔堵塞,同时废水的黏度较大,致使膜通量快速下降。在实际的工艺运行中,可通过改善初沉池的沉淀效果,降低悬浮物质量浓度,从而提高膜通量。
在悬浮物质量浓度为25.06 mg/L的条件下,跨膜压差对膜通量的影响见图6。由图6可见:当跨膜压差较小时,错流流量不高,初始膜通量较高,但初期膜通量下降很快,后期膜通量下降趋缓,但仍较难获得稳定的膜通量;当跨膜压差较大时,错流流量较高,虽然初始膜通量较低,但膜通量下降较小,最终膜通量维持在某一定值上下略有波动,比较符合装置长周期运行所需要的条件。
2.3污染膜的清洗和膜通量的恢复
无机陶瓷膜分离装置运行一段时间后,污染膜通量为41.6 L/(m2·h)。在跨膜压差为0.03 MPa的条件下,用清水反冲洗后膜通量上升至65.1 L/(m2·h),膜通量恢复率为27.9%;用HCl溶液(pH为1)清洗后膜通量上升至113.2 L/(m2·h),膜通量恢复率为48.4%;用质量分数为5 %的NaOH溶液清洗后膜通量上升至208.7 L/(m2·h),膜通量恢复率为89.3 %,且随清洗时间延长,膜通量几乎能够完全恢复。这是因为,NaOH溶液主要可清除油脂、蛋白质、藻类等生物污染和胶体污染及大多数的有机物污染[11],而己内酰胺生产废水主要含有较多的生物菌团和有机胶体等物质,故用NaOH溶液清洗污染膜的效果最好。
3 结论
a)采用无机陶瓷膜分离装置对己内酰胺生产废水处理工艺中的初沉池出水进行处理,发现无机陶瓷膜分离装置能有效去除废水中的悬浮物和COD。悬浮物去除率达90%以上,出水悬浮物质量浓度在1 mg/L以下;COD去除率为70%以上,出水COD在100 mg/L以下。
b)无机陶瓷膜分离装置的跨膜压差越大,废水在膜管中的错流流量越大,膜管侧表面的膜通量越小。悬浮物质量浓度较高时,膜通量快速下降;悬浮物质量浓度较低时,膜通量下降幅度较小。
c)采用质量分数为5%的NaOH溶液能对无机陶瓷膜分离装置的污染膜进行有效清洗,膜通量恢复率可达89.3%。
参考文献
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丙烯酰胺废水 篇9
本工作采用自制两相厌氧反应装置处理高浓度丙烯酸生产废水。通过对活性污泥的驯化和系统运行参数的调节控制, 考察了反应系统在较高进水COD和容积负荷下的运行情况。
1 实验部分
1.1 实验材料
丙烯酸生产废水为某化工厂采用丙烯氧化工艺制取丙烯酸过程中的生产废水。为了弥补营养物质的缺乏, 将生活污水与丙烯酸生产废水按照一定的体积比 (稀释比) 混合, 并以该混合水作为实验进水。丙烯酸生产废水及生活污水的水质见表1。加入无水Na2CO3调节进水p H为6.8~7.2。加入氮、磷等营养元素。启动初期, 适当加入葡萄糖作为补充碳源。
接种污泥为某处理啤酒废水UASB反应器的颗粒污泥, MLSS=15 300 mg/L, MLVSS=6 830 mg/L。
mg/L
1) 总碱度以ρ (Ca CO3) 计。
1.2 实验装置及流程
两相厌氧工艺处理高浓度丙烯酸生产废水的实验流程见图1。反应装置材质为有机玻璃。水解酸化相反应器有效高度780 mm, 内径80 mm, 有效容积3.6 L;产甲烷相反应器高度1 060 mm, 内径80mm, 有效容积5.3 L。通过进水泵及回流泵调节进水流速及上升流速。进水水箱设置电加热装置, 对进水进行预加热。反应器内温度为34~37℃。
1.3 实验方法
装置总运行时间110 d, 分启动阶段 (1~15d) 、负荷提高及稳定运行阶段 (16~91 d) 、恶化及恢复阶段 (92~110 d) 3个阶段。采用减小稀释比和提高进水流速的方式, 逐步提高进水COD和容积负荷, 实现污泥的驯化和反应器在高负荷下稳定运行的目的。运行第1 d时, 水解酸化相反应器的稀释比为25∶1, 经3 d循环运行后将稀释比调整为20∶1, 并连续进水, 容积负荷由0.5 kg/ (m3·d) 逐渐提高至4.1 kg/ (m3·d) , 运行至15 d反应器内污泥沉降性良好, 至此认为反应器启动完成。在负荷提高及稳定运行阶段将稀释比逐渐降至5∶1, 容积负荷最大提高至12.3 kg/ (m3·d) 。在恶化及恢复阶段水解酸化相反应器出水有明显酸化迹象, 部分污泥上浮且污泥床底部呈灰褐色, 系统出水恶化, 经参数调节后恢复稳定。
为避免水解酸化相反应器循环流量过大, 导致瞬时有机物负荷过度增加, 水解酸化相反应器上升流速控制在0.15~0.30 m/h。当反应器上升流速大于等于0.3 m/h时, 有利于形成颗粒污泥[11]。产甲烷相反应器稳定后保持上升流速为0.30~0.40 m/h。
启动阶段, 水解酸化反应器的HRT由15.0 h降至5.8 h, 负荷提高及稳定运行阶段HRT继续降至4.4 h;产甲烷相反应器的HRT在启动阶段由24.0 h降至17.5h, 负荷提高及稳定运行阶段HRT逐步降至6.6 h。
1.4 分析方法
采用德国NOVI公司生产的ET99732型多参数水质分析仪测定废水COD和总碱度;采用台湾SUNTEX公司生产的S-100型p H计测定废水p H;采用乙酰丙酮光度法测定甲醛质量浓度[12]。
2 结果与讨论
2.1 COD的去除效果
运行期间的COD去除率见图2。由图2可见:水解酸化相反应器运行的前34 d, 随进水COD和容积负荷的提高, COD去除率呈上升趋势;运行至35 d (稀释比为10∶1) 后, 原水的微生物毒性有所表现, 随进水COD和容积负荷的提高, 水解酸化相反应器的COD去除率有明显下降趋势;运行至100 d时, 降低稀释比至4∶1, 水解酸化相反应器的COD去除率下降至19%, 且伴随出水及污泥的恶化。由此可见, 为保证两相厌氧反应器的长期稳定运行, 调整稀释比大于5∶1较适宜。由图2还可见, 在负荷提高及稳定运行阶段, 总COD去除率基本维持在90%以上, 出水COD小于323 mg/L。
2.2 甲醛的去除效果
甲醛可与生物体内的DNA和蛋白质发生作用。因此采用生化法处理含甲醛废水时, 甲醛质量浓度过高会破坏微生物细胞, 抑制其生化活性。甲醛在以葡萄糖为基质的厌氧降解过程中的半抑制质量浓度为400 mg/L[2]。但研究结果表明, 通过对微生物的培养驯化, 甲醛可在多种类型厌氧反应器中被生化降解[7,10,13]。
运行期间的甲醛去除率见图3。由图3可见:运行1~20 d, 进水甲醛质量浓度小于等于645 mg/L时, 水解酸化相反应器的甲醛去除率呈上升趋势;运行21 d后, 将进水甲醛质量浓度提高为800~1 733mg/L, 随进水甲醛质量浓度的提高, 水解酸化相反应器的甲醛去除率小幅下降, 经3~5 d后逐渐回升, 说明反应器内微生物对甲醛的耐受性逐渐增强, 在整个负荷提高及稳定运行阶段, 总甲醛去除率基本稳定在95.6%~99.3%;在恶化及恢复阶段, 当进水甲醛质量浓度为2 080 mg/L时, 水解酸化相反应器的甲醛去除率降至66.2%, 出水甲醛质量浓度为703 mg/L时, 产甲烷相反应器亦伴随出水甲醛质量浓度的升高和甲醛去除率的下降, 但降幅较小;运行102 d后, 进水甲醛质量浓度调整为1 733mg/L左右, 系统经8 d后恢复活性。
两相反应器对甲醛和COD的去除是水解酸化相反应器和产甲烷相反应器协同作用的结果。水解酸化相反应器有效缓冲和减弱了甲醛对产甲烷相反应器内微生物的毒副作用, 保障产甲烷相反应器的稳定性和高效性, 并使其在污泥恶化后具有较强的恢复能力。
2.3 出水p H和出水总碱度的变化规律
厌氧生化反应过程的p H和总碱度是系统稳定性的主要表观参数, 并且与COD去除率之间存在着密切联系。COD去除率与出水p H和出水总碱度的关系分别见图4和图5。由图4和图5可见:在负荷提高及稳定运行阶段, 水解酸化相反应器和产甲烷相反应器的出水p H分别为6.2~7.6和7.6~8.1, 出水总碱度分别为1 220~1 820 mg/L和1 800~2 620 mg/L;当水解酸化相反应器的COD去除率达到最高值 (63%) 时, 水解酸化相反应器的出水p H为7.3, 出水总碱度为1 730 mg/L;当产甲烷相反应器的COD去除率达到最高值 (96%) 时, 产甲烷相反应器的出水p H为8.0, 出水总碱度为2 510 mg/L;在恶化阶段, 水解酸化相反应器和产甲烷相反应器的出水p H均有所下降。其中, 水解酸化相反应器的出水p H降幅较为明显, 同时两相厌氧反应器的出水总碱度均有200~500 mg/L的降幅。
3 结论
a) 采用两相厌氧反应器处理高浓度丙烯酸生产废水。在负荷提高及稳定运行阶段, 将稀释比调整为5∶1, 容积负荷最大提高至12.3 kg/ (m3·d) , 两相厌氧反应器可长期稳定运行, 总COD去除率基本维持在90%以上, 出水COD小于323 mg/L。
b) 在负荷提高及稳定运行阶段, 当进水甲醛质量浓度为800~1 733 mg/L, 总甲醛去除率基本稳定在95.6%~99.3%。