树脂吸附法处理硝基苯和硝基氯苯生产废水的研究_张全兴

研究报告树脂吸附法处理硝基苯和硝基氯苯生产废水的研究张全兴王勇李秀娟陈金龙(南京大学,南京210093)摘要研究了用CHA-111树脂吸附处理硝基苯和硝基氯苯生产废水的最佳工艺条件,当废水中硝基苯类化合物含量为639mg/L时,CHA-111树脂的工作吸附容量为126mg/mL,处理水量为190BV,处理后硝基苯类化合物的浓度<5mg/L,去除率>99%;采用异丙醇作脱附剂,脱附率>97%;表明该树脂的吸附与脱附性能良好。关键词硝基苯硝基氯苯废水处理树脂吸附法硝基苯和硝基氯苯广泛用作染料和农药中间体。硝基苯类化合物有剧毒,被人体皮肤吸收或从呼吸道吸入其蒸气后,会引起中毒或致死[1～3]。含有硝基苯类化合物的废水若直接排放,将会严重污染水体。因此,严格控制废水中硝基苯类化合物的含量有重要意义。某化工厂以氯苯或苯为原料,经混酸(硫酸与硝酸)硝化,制取硝基氯苯或硝基苯,产物蒸馏浓缩脱水过程的塔顶冷却水中含有1%的H2SO4、少量的硝基苯和硝基氯苯,硝基苯类化合物的浓度(以硝基苯计)为639mg/L。该厂对此废水至今未进行有效的治理。文献报道用树脂吸附法处理高浓度有机废水取得了良好效果[4～8],但至今未见采用树脂吸附法处理硝基苯类废水的报道。我们采用孔结构性能优良的国产大孔吸附树脂处理硝基苯与硝基氯苯混合废水,通过对树脂最佳吸附和脱附工艺条件的研究,确定了最佳的处理工艺条件,硝基苯类化合物去除率>99%,取得了满意的效果。1实验部分1.1仪器及药品1.1.1仪器722分光光度计(上海市第三分析仪器厂产);HY-2调速多用振荡器(江苏中大仪器厂产);CS-501型超级恒温槽(重庆试验设备厂产);玻璃吸附柱(Υ16×430mm)。1.1.2药品大孔吸附树脂CHA-111(江苏丹阳市金象化工厂产)。1.2实验方法1.2.1废水预处理原废水中有少量晶体存在,过滤得无色透明滤液。用滤液作为静态或动态吸附废水试样。1.2.2树脂静态吸附试验取几份经过预处理并干燥到恒重的大孔吸1996-10-14收到初稿,1996-12-10收到修改稿。注作者在南京大学环境科学与工程系污染控制与资源化研究国家重点实验室工作。·323·第6期化工环保附树脂各0.5g。分别加入盛有相同体积废水试样的锥形瓶中,振荡,定时取样分析溶液中硝基苯的含量,考察pH对树脂吸附性能的影响。1.2.3树脂动态吸附和脱附试验在室温下,将废水试样通过10mL树脂床层(树脂粒径为0.3～1.0mm)。测定吸附流出液各个分段的硝基苯类化合物浓度,作树脂的动态吸附曲线,考察废水浓度、流速、温度诸因素对树脂吸附性能的影响,确定最佳吸附工艺条件。选择脱附剂,对吸附已达饱和的树脂进行脱附试验。测定脱附流出液各个分段的硝基苯类化合物浓度,并考察温度对脱附性能的影响,确定最佳脱附工艺条件。1.2.4分析方法废水中硝基苯类化合物的浓度采用还原-偶氮光度法测定[9]。2结果和讨论2.1静态吸附试验结果pH为1.5、3.0、5.0、7.0、9.0的硝基苯和硝基氯苯废水,在相同试验条件下的静态吸附试验结果如图1所示。图1pH对树脂吸附性能的影响×——pH1.5;△——pH3.0;=——pH5.0;●——pH7.0;○——pH9.0。图1表明,pH对树脂吸附性能的影响很小。这主要因为pH的变化对硝基苯和硝基氯苯溶解度的影响不大,故对树脂的吸附性能影响不显著。2.2动态吸附和脱附试验结果2.2.1废水浓度对树脂动态吸附性能的影响将pH为1.5,硝基苯类化合物初始浓度C0为639、320、213mg/L的废水,在室温(20℃)下进行动态吸附试验,结果见图2。图2废水浓度对树脂动态吸附效果的影响○——Co为639mg/L;×——Co为320mg/L;●——Co为213mg/L。图2表明,废水含硝基苯类化合物浓度越低,树脂在吸附处理的废水量越大,但树脂吸附量下降。2.2.2废水流速对树脂动态吸附性能的影响对于pH为1.5、硝基苯类化合物初始浓度C0为639mg/L的废水,采用5BV/h、10BV/h、15BV/h的流速,进行动态吸附试验,结果见图3。图3不同流速下树脂动态吸附曲线×——5BV/h;○——10BV/h;●——15BV/h。·324·化工环保1997年第17卷废水流速越慢,树脂的工作吸附量越大,处理废水量越多。增大流速,树脂的工作吸附量减小。这是因为流速快,硝基苯类化合物分子在树脂床层中未能充分地进行粒扩散和膜扩散就流出树脂柱之故。实验表明,取10BV/h流速较佳。2.2.3不同脱附剂对树脂脱附性能的影响选用甲醇、乙醇、异丙醇为脱附剂,流速均为2BV/h,对树脂进行脱附试验,结果见表1。表1不同脱附剂对树脂脱附性能的影响脱附剂脱附流出液中硝基苯类化合物浓度/gL-10～1BV1～2BV2～3BV3～4BV4