對硝基苯酚生產廢水的治理與資源回收利用的方法
2023-07-04 03:32:11
專利名稱：對硝基苯酚生產廢水的治理與資源回收利用的方法
技術領域：
本發明涉及一種精細化工、製藥等行業排放的對硝基苯酚生產廢水的治理與資源回收利用的方法。
背景技術：
對硝基苯酚是一種重要的醫藥、農藥、染料中間體。其生產工藝之一是以對硝基氯苯為原料，經水解-酸化等反應合成。對硝基苯酚是我國水汙染控制中的優先控制汙染物。對硝基苯酚生產廢水pH值一般為1～2，CODCr(化學好氧量)10000～15000mg/L，對硝基苯酚3000-8000mg/L，氯化鈉質量濃度14～15％。對高濃度的對硝基苯酚廢水治理方法主要有化學氧化法、萃取法、吸附法。目前大多採用萃取法，但經過多級萃取後出水中對硝基苯酚濃度仍較高，又由於液液萃取存在夾帶和萃取劑在水中溶解，萃取後出水中含有一定量流失的萃取劑，造成二次汙染。
在現有的這些方法中，吸附法的工藝流程和操作較簡單。常用的吸附材料有活性炭、矽膠、活性氧化鋁等。已經有粉煤灰、有機膨潤土和樹脂等吸附劑吸附對硝基苯酚的報導。但由於這些材料的吸附性能(包括吸附容量、吸附和脫附速度、使用壽命等)不夠理想，使得吸附劑用量大、吸附塔設備龐大、投資和運行費用較高。
活性炭纖維是繼粉狀活性炭和顆粒活性炭之後的第三代活性炭產品，是隨著碳纖維工業發展起來的一種新型碳材料。由於活性炭纖維具有發達的微孔和巨大的比表面積，使得活性炭纖維的吸附性能特別優異，吸附容量大，吸附、脫附速度快。採用活性炭纖維作吸附劑，可減小吸附劑的用量和吸附塔的體積。
發明內容
本發明目的是提供一種既可以有效治理對硝基苯酚廢水，同時可以回收其中的對硝基苯酚，並利用廢水中大量氯化鈉來生產燒鹼和鹽酸，使對硝基苯酚生產中需要的燒鹼和鹽酸得以循環使用，從而使得生產中幾乎無廢物產生，達到真正的清潔生產的目的。
本發明的技術方案如下一種對硝基苯酚生產廢水的治理與資源回收利用的方法，其特徵在於其工藝過程如下
A)預處理將對硝基苯酚生產廢水過濾，得濾液；B)吸附廢水中對硝基苯酚將濾液溫度在0～35℃和流速為2～40BV/h的條件下，流經裝填有活性炭纖維的吸附塔，對硝基苯酚吸附在活性炭纖維上，吸附出水；C)回收利用氯化鈉經加鹼調至中性後，採用電解法回收利用其中的氯化鈉；D)脫附吸附了的對硝基苯酚用質量濃度為0.5～10％的氫氧化鈉水溶液和水作脫附劑，將吸附了廢水中對硝基苯酚的活性炭纖維脫附再生，洗脫溫度為30～100℃，脫附劑流速為1～30BV/h。
步驟A中所述的預處理，先將對硝基苯酚生產廢水冷卻至0～30℃後，再過濾，回收其中部分對硝基苯酚。
步驟B中活性炭纖維對廢水中對硝基苯酚的吸附量為0.2～0.6g對硝基苯酚/g；步驟B中所述的濾液溫度控制在10～30℃，流速為5～15BV/h。
步驟C中所述的鹼為氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉。
步驟D中所述脫附劑中氫氧化鈉的用量與已吸附在活性炭纖維上的對硝基苯酚的比例為0.4～1∶1；步驟D中所述的洗脫溫度為60～100℃，脫附劑流速為3～10BV/h。
工藝中活性炭纖維選用型號為A10、A12、YT1000、YT1300、YT1600的活性炭纖維，優選的是型號為A10、A12或YT1300的活性炭纖維。
脫附是先用較高濃度的氫氧化鈉水溶液脫附，再用水洗脫，將含有對硝基苯酚的高濃度洗脫液(指用氫氧化鈉水溶液脫附的洗脫液)返回生產工段作原料使用，低濃度脫附液配製下一批脫附劑，多餘的低濃度脫附液返回對硝基苯酚廢水池。
本發明的對硝基苯酚生產廢水的治理與資源化的對硝基苯酚吸附與脫附可以採用雙塔串聯吸附與單塔脫附的吸附方法。即設置I、II、III三個吸附塔，先將I、II塔串聯，I塔為第一級吸附塔，II塔為第二級吸附塔，當I塔吸附飽和後，切換成II、III塔串聯吸附，II塔為第一級吸附塔，III塔為第二級吸附塔，同時I塔進行脫附再生，如此循環，可使整個處理系統連續運行。
本發明的有益效果本發明對硝基苯酚生產廢水的治理與資源回收利用技術可以使對硝基苯酚生產廢水經本發明處理後，出水無色透明，對硝基苯酚和總有機碳的去除率均接近100％；對硝基苯酚的回收率接近100％；廢水中大量的氯化鈉作為製取燒鹼和鹽酸的原料而使整個生產幾乎無廢物排出，達到清潔生產和資源的循環利用。
具體實施例方式
實施例1將pH約為1～2、對硝基苯酚約5741mg/L、總有機碳3326mg/L、氯化鈉14％的生產廢水經過冷卻和過濾，回收部分對硝基苯酚晶體，得pH約為1～2、對硝基苯酚4395mg/L、總有機碳2500mg/L、氯化鈉質量濃度14％的濾液。
把4g型號為A12的活性炭纖維(瀋陽天宇淨化材料廠)填充入帶有夾套的玻璃吸附柱中(15×200mm)，活性炭纖維裝填體積為25cm3。將濾液在常溫下，以250mL/h流速流過活性炭纖維填充床層，廢水處理量400mL，吸附出水無色透明，其中對硝基苯酚的去除率接近100％，總有機碳＜20mg/L。
吸附出水經加氫氧化鈉調節pH至7左右，送隔膜法氯鹼車間鹽水精製工段，配製可電解氯化鈉溶液，作生產燒鹼和鹽酸的原料。
先在夾套中通熱水加熱活性炭纖維吸附層至90℃左右，然後依次用熱的25mL濃度為4％的氫氧化鈉水溶液和75mL的熱水作脫附劑，脫附溫度為90±5℃，以100mL/h流速下流經活性炭纖維填充床分別進行脫附，兩次脫附後對硝基苯酚的脫附率＞99％。收集前25mL的高濃度脫附液，直接送酸化工段進行回用；低濃度脫附液配製下一批脫附劑，多餘部分返回對硝基苯酚廢水池。
實施例2將實施例1中的吸附劑活性炭纖維分別改為型號為A10、YT1000、YT1300、YT1600等型號的活性炭纖維，其他處理方式同實施例1。其結果除了每批廢水處理量有所變化外，其他如吸附效果、脫附率基本保持不變。
實施例3將實施例1中其他條件不變，廢水處理量為180mL；用熱的25mL濃度為2％的氫氧化鈉水溶液和75mL的熱水作脫附劑，其吸附效果很好、脫附率基本保持不變。
實施例4將實施例1中其他條件不變，廢水處理量為450mL；用熱的25mL濃度為8％的氫氧化鈉水溶液和75mL的熱水作脫附劑，其吸附效果較好、脫附率基本保持不變。
實施例5A)預處理。將pH約為1～2、對硝基苯酚約5741mg/L、總有機碳3326mg/L、氯化鈉14％的生產廢水經過冷卻和過濾，回收部分對硝基苯酚晶體，得pH約為1～2、對硝基苯酚4395mg/L、總有機碳2500mg/L、氯化鈉質量濃度14％的濾液。
B)吸附廢水中對硝基苯酚。選用三隻吸附塔，每塔內徑300mm，塔高1800mm，每塔裝填型號為A12的活性炭纖維20千克，活性炭纖維裝填體積為0.125m3。將20±5℃的濾液輸送進入吸附塔，吸附採用I、II雙塔串聯逆流吸附的方法，吸附流量為1.25m3/h，每批處理量2m3。廢水經處理後對硝基苯酚＜3mg/L，總有機碳＜20mg/L。
C)回收利用氯化鈉。吸附出水經加氫氧化鈉調至pH為7左右，送隔膜法氯鹼車間鹽水精製工段作電解生產燒鹼和鹽酸的原料。
D)脫附吸附了的對硝基苯酚。把吸附處理了2m3的I號吸附塔用氫氧化鈉水溶液脫附。先將I號吸附塔殘液排盡，之後用100℃的熱水逆流注入吸附塔並靜置20分鐘，再分別用0.125m3的4％氫氧化鈉溶液和0.375m3的水順流脫附，脫附溫度為90±5℃，流速為0.5m3/h。將前0.125m3的高濃度脫附液和後0.375m3低濃度脫附液分別放入兩貯槽中待用。
高濃度脫附液直接送酸化工段進行回用；低濃度脫附液用於配製下一批脫附劑，多餘部分返回對硝基苯酚廢水池。
實施例6將實施例5中，在吸附廢水中對硝基苯酚中，冬季採用自然冷卻的方法將濾液溫度控制在5℃左右，流速控制在0.625m3/h；回收利用氯化鈉中，吸附出水經加碳酸鈉調至pH為7左右；脫附中，用質量濃度為1％氫氧化鈉和水作脫附劑，洗脫溫度為90℃左右，脫附流速為0.375m3/h，其它條件不變。其結果除了每批廢水處理量有所變化外，其吸附效果、脫附率基本保持不變。
實施例7將實施例5中，在吸附廢水中對硝基苯酚中，春、秋季採用自然冷卻的方法將濾液溫度控制在20℃左右，流速控制在1.875m3/h；回收利用氯化鈉中，吸附出水經加碳酸氫鈉調至pH為7左右；脫附中，用質量濃度為10％氫氧化鈉和水作脫附劑，洗脫溫度為60℃左右，脫附流速為1.25m3/h，其它條件不變。其結果除了每批廢水處理量有所變化外，其吸附效果、脫附率基本保持不變。
實施例8將實施例5中，在吸附廢水中對硝基苯酚中，夏季採用自然冷卻的方法將濾液溫度控制在30℃左右，流速控制在3.75m3/h；回收利用氯化鈉中，吸附出水經加碳酸鈉調至pH為7左右；脫附中，用質量濃度為4％氫氧化鈉和水作脫附劑，洗脫溫度為70℃左右，脫附流速為1.875m3/h，其它條件不變。其結果除了每批廢水處理量有所變化外，其吸附效果、脫附率基本保持不變。
權利要求
1.一種對硝基苯酚生產廢水的治理與資源回收利用的方法，其特徵在於其工藝過程如下A)預處理將對硝基苯酚生產廢水過濾，得濾液；B)吸附廢水中對硝基苯酚將濾液溫度在0～35℃和流速為2～40BV/h的條件下，流經裝填有活性炭纖維的吸附塔，對硝基苯酚吸附在活性炭纖維上，吸附出水；C)回收利用氯化鈉經加鹼調至中性後，採用電解法回收利用其中的氯化鈉；D)脫附吸附了的對硝基苯酚用質量濃度為0.5～10％的氫氧化鈉水溶液和水作脫附劑，將吸附了廢水中對硝基苯酚的活性炭纖維脫附再生，洗脫溫度為30～100℃，脫附劑流速為1～30BV/h。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟A中所述的預處理，先將對硝基苯酚生產廢水冷卻至0～30℃後，再過濾，回收其中部分對硝基苯酚。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟B中活性炭纖維對廢水中對硝基苯酚的吸附量為0.2～0.6g對硝基苯酚/g。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟B中所述的濾液溫度控制在10～30℃，流速為5～15BV/h。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟C中所述的鹼為氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟D中所述脫附劑中氫氧化鈉的用量與已吸附在活性炭纖維上的對硝基苯酚的比例為0.4～1∶1。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟D中所述的洗脫溫度為60～100℃，脫附劑流速為3～10BV/h。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於工藝中所用的活性炭纖維的型號選用A10、A12、YT1000、YT1300、YT1600。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵是優選的是型號為A10、A12或YT1300的活性炭纖維。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於工藝中採用雙塔串聯吸附與單塔脫附的吸附方法。
全文摘要
本發明公開了一種對硝基苯酚生產廢水的治理與資源回收利用的方法，其工藝過程如下預處理、吸附廢水中對硝基苯酚、回收利用氯化鈉、脫附吸附了的對硝基苯酚。其顯著特點是對硝基苯酚的回收率接近100％，回收的對硝基苯酚送回生產工段回用；廢水中大量的氯化鈉得以資源利用，用來生產燒鹼和鹽酸，使對硝基苯酚生產中需要的燒鹼和鹽酸得以循環使用，從而使得生產中幾乎無廢物產生，達到真正的清潔生產的目的。
文檔編號B01J20/30GK1562790SQ200410014570
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月6日 優先權日2004年4月6日
發明者唐登勇, 鄭正, 周培國, 郭照冰, 江芳, 周濤, 倪利曉, 紀容昕, 蘇東輝, 靳強, 楊光俊, 牟豔豔, 顧春暉, 帖靖璽, 魏鍾波, 彭波, 張繼彪, 譚巧國, 吳文繼 申請人:南京大學