4B酸生產(chǎn)廢水的處理與資源化*

陳凌，方永來(lái)

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江嘉興314036）

4B酸生產(chǎn)廢水的處理與資源化*

陳凌，方永來(lái)

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江嘉興314036）

在4B酸生產(chǎn)過(guò)程中排放大量的廢水，直接排放不僅污染環(huán)境而且造成資源浪費(fèi)。采用吸附法處理4B酸生產(chǎn)廢水，廢水經(jīng)處理后CODCr去除率＞90%，出水色度＜5或無(wú)色；具有操作簡(jiǎn)便物耗及能耗低，不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，廢水中4B酸產(chǎn)品回收率＞90%。

4B酸廢水；吸附樹脂；資源化

4B酸（4-Aminotoluene-3-Sulfonic Acid，化學(xué)名稱4-氨基甲苯-3-磺酸）是一種重要的染料中間體，常用于制造艷紅6B、立索爾寶紅BK、活性艷橙等有機(jī)染料、顏料[1]。4B酸是對(duì)硝基甲苯經(jīng)還原、磺化而得到的產(chǎn)品。因磺化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，4B酸粗品含有少量的對(duì)甲苯胺。對(duì)甲苯胺包裹在4B酸粗品結(jié)晶體中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，堿溶酸析法精制4B酸會(huì)使對(duì)甲苯胺強(qiáng)酸鹽留在結(jié)晶母液中，隨廢水排放，污染了環(huán)境又浪費(fèi)了資源。

4B酸分子中同時(shí)含有磺酸基（-SO3H）和胺基（-NH2），因此具有難降解，極性強(qiáng)，水溶性大，兩性等特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)處理這類廢水的方法主要有：電極法、臭氧氧化法、冷凍法、蒸餾濃縮法、萃取法、重氮破壞法、微生物降解法等[2-3]。采用大孔樹脂吸附法處理4B酸廢水具有操作簡(jiǎn)便物耗及能耗低，不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)資源的回收利用（可回收對(duì)硝基甲苯和對(duì)甲苯胺、4B酸），不僅解決了廢水難處理問(wèn)題，也使4B酸得到了回收，可謂是一舉兩得。用樹脂法處理芳香氨基磺酸類廢水如j酸、吐氏算酸，周位酸。1，2，4-酸等廢水已有報(bào)道[4]。吸附樹脂對(duì)4B酸生產(chǎn)廢水的處理尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。

1 4B酸生產(chǎn)廢水處理

廢水處理過(guò)程見圖1虛框外部分。

1.1 酸水概況

酸水池1中來(lái)自生產(chǎn)車間的4 B酸廢水CODcr約為10 000 mg/L，pH值為1～2，色度約為200倍，本工藝中來(lái)自生產(chǎn)車間的廢水需經(jīng)吸附塔塔前過(guò)濾后進(jìn)入吸附工段。

1.2 吸附

每柱裝有0.9 m3樹脂，吸附操作前，檢查閥門的開啟情況，保持進(jìn)出流程暢通。上柱液自酸水池經(jīng)泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)，使其流量為1.5 m3/h，通過(guò)閥門控制后實(shí)現(xiàn)雙接串聯(lián)順流吸附。吸附運(yùn)行10 h/批，每日2批，吸附處理量約為30 m3/d。吸附出水為無(wú)色，流出液平均c（COD）<800 mg/L，吸附出水排入酸水集中池2。

1.3 酸水中和及污泥外運(yùn)

排出液自酸水池2經(jīng)泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)打入中和反應(yīng)池，向中和反應(yīng)池里加入的中和物主要是生石灰和鐵泥，邊進(jìn)水邊投加藥劑，同時(shí)開動(dòng)爆氣裝置，使廢水與藥劑混合均勻。

調(diào)節(jié)廢水pH值至6.5～7.5，并投加活性炭等，投加量0.3%左右，混合均勻后關(guān)閉爆氣裝置，進(jìn)行沉淀。上清液排入集水池，污泥即使壓濾外運(yùn)，壓濾出水進(jìn)入集水池。

1.4 生物氧化池

集水池中液體經(jīng)泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)送往生物氧化池。進(jìn)水pH值控制在6.5～7.5間，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例m（C）/m（N）/m（P）=100∶5∶1，調(diào)節(jié)空氣閥門，使生物氧化池爆氣均勻。控制溶解氧在2～4 mg/L；定期檢查生物菌膜生長(zhǎng)情況，控制污泥SVI30（指曝氣池出口處混合液經(jīng)30 min靜沉后，1 g干污泥所占的容積，以mL計(jì)）在10%～30%。

1.5 平流沉淀池

爆氣一段時(shí)間后液體流入平流池平流沉淀。觀察布水是否均勻，出水是否均勻，防止局部流量過(guò)大；要多排泥，勤排泥，堅(jiān)持2 h排1次；若發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)惡化，在導(dǎo)流桶投加PAC，投加量約為0.5%～1.5%，具體以產(chǎn)生大量絮花為宜。

1.6 快慮及入管網(wǎng)

平流沉淀池中的上清液經(jīng)溢流槽流入快慮池，從上而下經(jīng)石英砂的吸附過(guò)濾作用，出水最終排入城市污水接納管網(wǎng)。

2 4B酸生產(chǎn)廢水資源化處理

廢水資源化處理流程見圖1虛框部分。

2.1 排盡柱中殘液

當(dāng)雙柱串聯(lián)順流吸附約達(dá)15 m3時(shí)，停止吸附操作，先將柱頂放空閥開啟，將柱中殘液通過(guò)柱底閥門放入酸水池。

2.2 冷水浸泡

要將低回用洗脫液中硫酸根離子，柱內(nèi)酸水排空后，將冷水從底部逆流進(jìn)柱至樹脂被浸沒（流量為2 m3/h，約需15 min；用水量0.6 m3）；當(dāng)冷水在柱內(nèi)停留約0.5 h后排盡。

2.3 柱體升溫（秋冬季）

將60℃熱水通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)和閥門逆流進(jìn)柱，浸沒樹脂表面，熱水用量0.6 m3，靜置10 min。開閥，將柱中熱水放至廢水池（或用于配置稀堿液），使柱體溫度升至接近液堿脫附所需的溫度。

2.4 稀堿脫附

檢查閥門將稀堿配置槽中配好的約1.2 m3、溫度55℃左右、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉水溶液，經(jīng)管道過(guò)濾器，泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)，以2.0 m3/h流速，通過(guò)底閥逆流進(jìn)柱（柱頂放空閥關(guān)閉），堿液從柱頂回流至脫附液池，以此流量使堿液在柱體內(nèi)逆流循環(huán)1.5 h。

逆流循環(huán)結(jié)束，轉(zhuǎn)換閥門，調(diào)整流速，使稀堿脫附液以0.9 m3/h的速度柱頂進(jìn)入順流脫附，洗脫液至4B高濃脫附液槽。高濃脫附液經(jīng)泵間隙輸送至4B酸回用車間。

注：順流脫附時(shí)，柱頂放空閥關(guān)閉，調(diào)整出口閥門，使柱中壓力穩(wěn)定在0.05～0.06 MPa之間，保持柱中樹脂層上的液位，最后階段，要保持柱中殘留的堿液通過(guò)閥門放盡至槽中。

2.5 熱水脫附

將2.5 m355℃的熱水經(jīng)流量計(jì)以2.0 m3/h的流速逆流進(jìn)柱，約需15 min后，柱中樹脂面被浸沒；切換閥門調(diào)節(jié)流量至0.9 m3/h進(jìn)行順流脫附操作（柱頂放空閥關(guān)閉）前部分1.5 m3，洗水進(jìn)入脫附液槽用于車間回用，后部分1.0 m3洗水可用于配制下批稀堿脫附液（或全部送生產(chǎn)車間回用）。

當(dāng)槽中熱水快抽完時(shí)，可適當(dāng)添加冷水至柱中或用吸附出水順流沖洗樹脂柱層，達(dá)到降溫和使柱體滿水的目的，最后一部分洗水停留于柱中，在進(jìn)入下一次吸附操作前，保持洗水充滿樹脂柱層，至此脫附操作全部完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

在生產(chǎn)過(guò)程中，每生產(chǎn)1 t 4B酸要排放出大量的廢水，廢水的CODcr值甚高，pH值為0.5～1.5，同時(shí)含有4B酸3 462 mg/L，對(duì)甲苯胺373.5 mg/L及無(wú)機(jī)鹽直接排放不僅污染環(huán)境而且造成資源浪費(fèi)不利于可持續(xù)發(fā)展，但采用吸附法處理4B酸生產(chǎn)廢水，廢水經(jīng)處理后CODCr去除率＞90%，出水色度＜5或無(wú)色；本處理技術(shù)不引入、不產(chǎn)生新的污染物，廢水中4B酸產(chǎn)品回收率＞90%。不僅使生產(chǎn)廢水得到有效處理，而且能顯著提高產(chǎn)品合成收率。出水經(jīng)中和后可以用常規(guī)的生化法處理，同時(shí)可以回收廢水中有用的化工產(chǎn)品4B酸，回收價(jià)值可以抵償操作費(fèi)用并有盈余，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

[1]潘志信.活性炭吸附法分離4B酸溶液中的對(duì)甲苯胺[J].印染助劑，2006，23（9）：19.

[2]周瑋，孫越，王穆君，等.兩種吸附樹脂對(duì)4B酸吸附行為的比較研究[J].離子交換與吸附，2004，20（6）：526-532.

[3]楊明榮.絡(luò)合萃取法對(duì)4B酸廢水的處理[J].上?；?，2002，27（19）：6.

[4]徐莉，馬洪濤，鄧國(guó)才，等.大孔樹脂吸附法處理模擬鄰苯二酚生產(chǎn)廢水的研究[J].離子交換與吸附，2000，16（1）：18.

Treatment of 4B Acid Production Wastewater and Resource Recovery

CHEN Ling，F(xiàn)ANG Yong-lai

（Jiaxing Vocational Technical College，Zhejiang Jiaxing 314036，China）

A great deal of wastewater was often discharged in the production of 4-Aminotoluene-3-sulfonic acid（4B acid），which not only resulted in environmental pollution，but also caused resources to be wasted.In this paper，4B acid production waste water was treated by adsorption process.After the wastewater was treated，removal rate of CODCr was above 90%，chroma was less than 5 or colorless.The treatment process was simple，low energy consumption without secondary pollution，recovery rate of 4B acid was above 90%.

4B Acid wastewater；Polymeric adsorbent；Resource recovery

X703

A

1671-0460（2010）02-0175-03

2009-10-30

陳凌（1962－），女，浙江天臺(tái)人，副教授，1982年畢業(yè)于寧夏大學(xué)化學(xué)系，主要研究方向是環(huán)境化學(xué)。

電話：0573-82751335，E-mail：chenlingjx@163.com。