酚醛树脂废水来源及水质特性
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含酚废水处理简易说明
含酚废水主要来自石油化工厂、煤气厂、焦化厂、绝缘材料厂等工业部门以及石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纤维、合成染料、有机农药和酚醛树脂生产过程。
含酚废水中主要含有酚基化合物,如甲酚、二甲酚、苯酚和硝基甲酚等。
酚基化合物是一种原生质毒物,可使蛋白质凝固。
水中酚的质量浓度达到0.1~0.2mg/L 时,鱼肉即有异味,不能食用;质量浓度增加到1mg/L,会影响鱼类产卵,含酚5~10mg/L,鱼类就会大量死亡。
饮用水中含酚能影响人体健康,即使水中含酚质量浓度只有0.002mg/L,用氯消毒也会产生氯酚恶臭。
通常将质量浓度为1000mg/L 的含酚废水,称为高浓度含酚废水,这种废水须回收酚后,再进行处理。
质量浓度小于1000mg/L的含酚废水,称为低浓度含酚废水。
通常将这类废水循环使用,将酚浓缩回收后处理。
回收酚的方法有溶剂萃取法、蒸汽吹脱法、吸附法、封闭循环法等。
含酚质量浓度在300mg/L 以下的废水可用生物氧化、化学氧化、物理化学氧化等方法进行处理后排放或回收。
树脂在水处理分为阳离子树脂和阴离子树脂,树脂主要用于纯水、软化水处理等,应用领域非常广泛,如食品工业、化工、供热行业,等等,高浓度的树脂主要用于污水处理达到排放或重用标准。
1 树脂生产废水概况1.1 树脂生产废水水质实验废水取自某化学有限公司二期工程树脂生产过程中的废水(水质见表1进水),平均水量为15 mVd,最高峰水量为1 mS/h,废水处理树脂工艺设计进出水水质见表1。
1.2 树脂生产废水特性及水质分析从厂方提供的水质报告可知。
生产原料主要包括苯酐、顺酐、乙二酸、苯乙酸单体、二甲苯、大豆油、二乙二醇、丙二醇、甘油、正丁醇等。
该废水有机物浓度高,组成复杂,含有大量抑制生物生长的物质,不宜直接使用生化法处理。
在对该废水小试后发现,该废水具有以下特点:(1)原水的色度低、SS小,废水中的污染物基本以溶解性物质为主,但是经过还原法处理后,废水的色度变深,产生大量的悬浮物:(2)原水含有刺激性气味,但经过催化氧化后气味改变;(3)直接用质量分数为0.5%的过氧化氢氧化。
处理效果不明显,因此不可直接用氧化法处理。
2 树脂废水处理工艺2.1 处理方法分析由于不能直接使用生化法,因此只能先用物化法进行预处理,然后用生化法深度处理。
对于此类难降解树脂废水。
催化氧化法和微电解法是两种很好的预处理方法。
(1)催化氧化法是利用催化剂改变氧化剂对有机物的氧化速度。
使氧化反应更温和、更快地完成。
氧化剂在催化剂的作用下可产生氧化能力极强的基团或离子如HO·等,去攻击废水中的有机物。
HO·的氧化还原性极强,它在降解废水时具有以下特点:1)HO-是高级氧化的中间产物,作为引发剂诱发后面的链式反应。
可使难降解的物质开环断链变成低分子或易生化物质;2)HO-几乎可与任何污染物发生反应,特别适合成分复杂的废水;3)HO·的生成是一种物理化学过程,很容易控制,以满足各种处理要求;4)反应条件温和。
多相催化氧化也即非均相催化氧化。
高浓度酚醛树脂生产废水的预处理陈奇奇;徐明德【摘要】采用二次缩合反应预处理高浓度酚醛树脂生产废水.一次反应的最佳工艺条件为:甲醛加入量0.010 0 mL/mL,Ba(OH)2加入量0.005 g/mL,反应时间3h,反应温度85℃.最佳工艺条件下的一次反应COD去除率为52.9%.二次反应中,当反应温度为80℃、反应时间为3h、尿素加入量为3g/L时,二次反应COD去除率最高,为31.5%.COD=85 000 mg/L、ρ(挥发酚)=12 000 mg/L、ρ(甲醛)=6 740 mg/L的废水经两次缩合反应处理后,出水中COD=27 400 mg/L,COD的总去除率为67.8%;ρ(挥发酚)=2 400 mg/L,挥发酚的总去除率达80.0%;ρ(甲醛)=980 mg/L,甲醛的总去除率达84.9%.处理1 t废水还可回收酚醛树脂6.75 kg.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2014(034)004【总页数】4页(P348-351)【关键词】酚醛树脂生产废水;缩合反应;挥发酚;甲醛【作者】陈奇奇;徐明德【作者单位】太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】X783.2酚醛树脂是重要的高分子材料[1],广泛应用于耐火材料、摩擦材料等的生产。
酚醛树脂生产废水含有较高浓度的酚类、醛类等,外排会严重影响周围的水资源及生态环境[2]。
含酚废水的处理已引起世界各国的普遍重视,包括中国在内的许多国家已将酚类物质列入需要重点控制的污染物名单[3]。
酚醛树脂生产废水的处理方法主要包括:溶剂萃取法[4-6]、吸附法[7-9]、化学氧化法[10]、高级氧化法[11-13]和生物氧化法[14-15]等。
但对于高浓度的酚醛树脂生产废水,单纯采用某一种方法处理后很难达到排放标准,需要先进行有效的预处理[16],既可回收部分酚醛树脂,又可减少后续处理的费用。
2014铁碳微电解技术治理酚醛树脂废水目前社会树脂生产引发的环境问题主要是废水排放污染环境的问题,由于生产工艺、工作条件的不同,不同酚醛树脂产生废水的污染物浓度也不一样。
废水中的污染物主要是酚、醛等,含酚废水如果不经处理就任意排放,对人类、鱼类以及农作物都会带来严重危害。
酚能使人的神经、肝、肾受到损害,在加氯水体中酚含量即使很少,也会导致氯酚恶臭,造成水质有气味,从而影响饮用水源。
水体中含酚时,鱼肉会有酚味,浓度更高时会引起鱼类大量死亡。
用含酚废水(酚含量50~100mg/l)直接灌溉农田,会使农作物枯死和减产。
酚醛树脂废水必须进行有效的治理,否则将会给环境带来极大的危害(1)废气处理措施酚醛树脂生产过程中产生的含苯酚、甲醛和甲醇的不凝气通过废气洗涤塔洗涤后,15米高排气筒排放;酚醛模塑料生产过程中,粉碎乌洛托品产生的粉尘通过布袋除尘后15米排放;生产酚醛模塑料时,投料和包装时产生的粉尘通过布袋除尘后20米排放。
各废气经处理后均能达到相应的排放标准。
(2)废水处理措施其中酚醛树脂生产过程中产生的工艺废水、真空泵的排水、废气洗涤塔的排水含有大量的未反应的苯酚和甲醛等物料,属于难处理的有机化工废水,以上三股废
水拟采用延时缩聚以及除醛和调PH值处理,使以上废水中的苯酚和甲醛得到充分反应生成低分子的酚醛树脂,回收利用,经预处理后的废水和其他废水一起进入厂内生化污水处理装置进行处理。
普茵沃润与中山大学共同研发的cy新型包容式微电解技术又称:铁碳填料、微电解填料可高效去除废水中高浓度有机物、提高可生化性,同时还可彻底避免运行过程中的填料钝化、板结等现象,cy微电解技术是目前处理高浓度、难降解有机污染物的一种理想工艺。
酚醛树脂生产废水处理方法概况摘要:本文讨论了酚醛树脂生产废水的处理方法:分离方法和分解或者降解方法,含酚醛树脂生产废水是一种危害较严重的工业废水,应该因地制宜地采用处理技术和方法来消除或减少其污染关键词:酚醛树脂废水;处理方法;概况酚醛树脂因其耐热、无毒、能自行降解等优异性能而被广泛应用。
酚醛树脂生产过程中产生大量的高浓度含酚及少量的含醛废水。
由于酚和醛是具有高毒、强腐蚀性,若不经处理就任意排放,对人类、鱼类以及农作物都会带来严重危害。
酚类物质不仅是我国优先控制的污染物,同时也是世界各国公认的有害污染物。
酚醛树脂废水的防治已经引起世界各国的普遍重视,在我国已被列为重点的治理项目之一[1,2]。
1 酚醛树脂废水的特点在酚醛树脂生产工艺中的各个工段会产生大量酚醛树脂废水。
随着酚醛树脂产量的增加,废水的量也在逐年增加。
其中包括干燥时所得的冷凝水和澄清树脂所分离出来的水。
据统计,每平均生产1t热固性酚醛树脂可得上层水液650kg 左右。
生产It热固性酚醛树脂可得900kg左右。
在未回收树脂、甲醇等之前,其中酚类达16-440g/L,醛类达20—60 g/L,醇类达25—272 g/L[3]。
酚醛树脂废水的特点主要有:生产工艺、操作条件的不同,产生的废水的组成及浓度也不一样。
废水中主要是酚、醛和醇等物质;废水浓度高,一般的树脂生产企业仅对废水进行初步的缩合处理,经过缩合处理后,COD依然高达10-30 g/L,酚含量1-60 g/L,醛含量1-60 g/L;废水排放量大,据统计,每平均生产一吨酚醛树脂,可得高浓度含酚废水650kg左右[3]。
一些酚醛树脂生产企业每天废水中仅COD的排放量就高达数吨;随着实际生产的需要,废水非连续性排放,使水量变化很大,冲击负荷大;高浓度酚类物质和甲醛对细菌有很强的抑制作用和毒害作用,废水的可生化性差。
这些特点都给处理带来了很大难度。
2 酚醛树脂生产废水处理方法目前对含酚醛等废水的处理主要采用回收和净化处理。
微电解—催化氧化—生化法处理酚醛树脂生产废水朱丽华,金爱民(苏州市相城区环境监测站,江苏苏州215131)[摘要]介绍某一酚醛树脂厂采用微电解—催化氧化—生化技术处理高浓度有机废水,给出了工艺流程、主要设备及构筑物设计参数。
该工程治理费用低、出水达标、有显著的环境效益。
[关键词]酚醛树脂;微电解;催化氧化;生化[中图分类号]X703 [文献标识码]A [文章编号]1006-1878(2004)07-0243-021 工程概况某酚醛树脂厂主要生产2123酚醛树脂,年产量约3000t,生产中每吨产品排放750kg左右高浓度有机废水。
生产2123酚醛树脂的主要原料为苯酚、甲醛及盐酸,原料消耗见表1,配料中苯酚过量。
废水中含苯酚质量分数5%左右,COD达50000mg/ L以上。
该厂对废水先采用二次缩合法回收部分树脂,再采用微电解—二氧化氯催化氧化—生化法处理,使高浓度有机废水达标排放,取得了显著的环境效益。
表1 吨产品原料消耗名称原料消耗量/(t・t-1)苯酚0.94甲醛(质量分数37%)0.70盐酸(质量分数37%)0.0052 废水治理工艺2.1 工艺流程该企业设计排水量100t/d,废水治理工艺流程见图1。
图1 废水治理工艺流程2.2 工艺说明2.2.1 二次缩合法去除废水中的苯酚由于废水中含有较高浓度的酚,为此添加过量甲醛,酚和甲醛的质量比为1∶1.5,在碱性条件下投加少量Fe盐作催化剂,在反应釜中进行二次缩合,生成热固性树脂从废水中分离出来,每吨废水可回收60kg左右树脂,这样可以除去大部分的酚醛。
经二次缩合后的废水再进入调节池均质均量,分离出的热固性树脂综合利用。
2.2.2 微电解—混凝法降低废水中的COD调节池中废水COD在15000mg/L左右,采用微电解—混凝方法去除COD。
在该处理过程中补充适量的H2O2,使Fe2+形成芬顿试剂氧化降解废水中的有机物,Fe2+还可与苯酚形成铬合物: 6ArOH+Fe2+[Fe(OAr)6]4-+6H+再加碱后进行混凝处理,这样废水中苯酚和COD 浓度显著下降。
酚醛树脂纳米涂料在水处理中的应用研究酚醛树脂纳米涂料是一种具有许多优异性能的新型涂料材料,对于水处理领域来说,它具有广泛的应用前景和潜力。
本文将就酚醛树脂纳米涂料在水处理中的应用进行研究和探讨。
首先,酚醛树脂纳米涂料具有优异的抗菌性能。
由于其具有纳米粒子的特点,纳米涂料可以在微观层面上对水中的细菌进行有效的杀灭和控制,有效减少水中的细菌污染。
这种抗菌性能可以应用于饮用水处理、医疗设备消毒等领域,确保水质的安全与卫生。
其次,酚醛树脂纳米涂料具有优异的降解性能。
在水处理中,纳米涂料可以降解水中的有机物和重金属等污染物,从而净化水质,达到净水的目的。
酚醛树脂纳米涂料通过纳米颗粒的作用,能够高效催化有机物的降解,使得水处理过程更加高效、节能。
因此,在水处理厂、污水处理厂等领域广泛应用酚醛树脂纳米涂料可以实现水资源的可持续利用。
再次,酚醛树脂纳米涂料具有优异的抗污染性能。
在水处理设备和管道中,常常会因为污垢的堆积导致设备性能下降,水质污染,酚醛树脂纳米涂料具有超疏水性能,可以有效阻止污染物的附着,减少管道和设备的清洗维护频率,提高运行效率和服务寿命。
酚醛树脂纳米涂料的抗污染性能使其广泛应用于水处理设备的涂覆和防污染处理。
此外,酚醛树脂纳米涂料还具有优异的稳定性和耐腐蚀性。
在水处理过程中,涂料不仅需要具有稳定的性能,还需要能够承受酸碱等环境的腐蚀性。
酚醛树脂纳米涂料通过纳米颗粒的引入增强了涂层的稳定性和耐腐蚀性能,使其能够适应不同的水处理环境和需求。
最后,酚醛树脂纳米涂料还具有良好的环境友好性。
由于其纳米颗粒对环境的影响较小,纳米涂料减少了对环境的污染风险。
与传统的有机溶剂型涂料相比,酚醛树脂纳米涂料不含有机溶剂,减少了对大气和水源的污染,更加环保和可持续。
综上所述,酚醛树脂纳米涂料在水处理中具有抗菌性能、降解性能、抗污染性能、稳定性和环境友好性等多种优异特点。
在现代水处理中,酚醛树脂纳米涂料的应用已经得到了广泛的研究和应用。
简要分析酚醛树脂废水的处理方法酚醛树脂生产废水含有高浓度的酚、醛和树脂等有机物,具有高有机物浓度、高毒性、低pH等特点。
处理含酚废水的工艺方法较多,广泛使用的有生化法、化学氧化法、萃取法、吸附法和气提法等,近年来出现较多的新方法,如催化氧化法、液膜分离法、协同络合萃取法、磁化絮凝氧化法等。
针对该废水的来源和特性采用“多维电催化-蓬松床微电解”法处理高浓度酚醛树脂废水,取得了显著的成效。
酚醛树脂废水、缩聚反应简介:采用三段指标控制法、酚与醛摩尔比控制法、树脂与废水及时分离法和酸性催化剂使废水在酸性条件下进行缩聚反应,第一段指标:控制苯酚﹑甲醛摩尔比,使苯酚含量小于1000mg/l;第二段指标:苯酚﹑甲醛之间满足一定的关系式,第三段指标:COD为4000~8000mg/l。
当废水达到第三阶段的指标时,即可进行下一步骤的处理。
废水的苯酚和甲醛摩尔比的控制要求:第一阶段的反应,废水的苯酚﹑甲醛摩尔比0.98~1.05;在第二阶段的反应,废水的苯酚﹑甲醛摩尔比符合下述关系式:Y=0.32X+(800~1200),X为苯酚含量,Y为甲醛含量,单位为mg/l。
在废水的反应过程中,需要对废水的苯酚和甲醛进行检测,并及时地向废水中添加甲醛或酚,以满足上述要求。
树脂与废水及时分离法:反应过程中,及时地将反应形成的低分子量树脂从废水中分离出。
以避免形成的树脂分子量过大,形成不溶不熔的树脂,粘结在反应釜的器壁上。
此外,低分子量树脂从废水中分离出,有利于废水中少量的苯酚和甲醛进行深度反应,可以使废水中的苯酚含量和甲醛含量大幅度的降低。
在第一阶段的反应,每隔60~90分钟,将沉积在反应釜底部的树脂从釜中放出;在第二阶段的反应,每隔2~4小时,将树脂从反应釜中放出。
低分子量树脂控制在这种指标,便于树脂从反应釜内放出,大幅度降低树脂粘结在反应釜器壁的量,同时也便于将低分子量树脂加工成合格的热塑性固体树脂。
废水缩聚反应的控制条件:温度为95℃~100℃,pH值为1.0~1.5。
超滤法处理酚醛树脂生产废水王为国;徐红军;王存文;吕仁亮;吴点【摘要】为了探索一种低成本、节能、设备简单、操作方便的处理中浓度酚醛树脂生产废水的工艺,使废水处理后满足可生化处理的要求,采用聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤膜处理化学需氧量(COD)为6 000 mg/L、挥发酚为3 000 mg/L的中等质量浓度酚醛树脂生产废水.探讨了进料流速、跨膜压差、料液温度、浓缩比等因素对膜性能的影响.结果表明:料液温度升高,挥发酚和COD的截留率都下降;跨膜压差增大可提高对挥发酚和COD的截留率.超滤酚醛树脂废水的最佳工艺条件:跨膜压差40 kPa,流速1.4 m/s,温度25℃的条件下,挥发酚的截留率可达到43%,COD的截留率可达到48%,酚醛树脂生产废水的可生化性得到明显改善.对膜的清洗进行了实验,用自制的质量分数0.5%双氧水+0.3%氢氧化钠水溶液对膜进行清洗,能使膜通量部分恢复.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2013(035)010【总页数】5页(P6-10)【关键词】酚醛树脂废水;超滤;膜通量;截留率【作者】王为国;徐红军;王存文;吕仁亮;吴点【作者单位】武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TQ914.30 引言酚醛树脂生产废水主要来自树脂聚合后,树脂与水澄清分离时排出的澄清液,以及真空脱水干燥时产生的冷凝水和冲泵水等环节.废水中含有过量苯酚、未反应的甲醛、原料中夹带的甲醇及羟基甲基苯酚、羟基二苯甲烷等中间产物[1],这些物质都会污染环境,尤其废水中的酚类化合物是一种原型质毒物,对一切生物个体都有毒害作用[2].因此,酚醛树脂生产废水需经过治理达到国家要求的排放标准GB8978-2006,才能排入水体或用于灌溉.常用的处理酚醛树脂废水的方法主要有溶剂萃取法[3],吸附法[4],化学氧化法[5]等,这些方法的研究都取得了较大进展,但存在以下问题,如:萃取法操作复杂,引入溶剂给环境带来二次污染;吸附法简单易行,但吸附剂的吸附容量较小,吸附剂再生困难;化学氧化法处理费用高,酚类物质不能回收.随着膜材料和制膜技术的发展,膜技术在水处理中的应用备受关注[6],液膜法[7],膜蒸馏[8],膜生物反应器法[9]等方法被广泛报道.膜分离技术处理效率高,设备紧凑,占地面积小,便于自动控制.超滤是一种压力驱动的用以分离、浓缩大分子和胶体的膜过滤过程.带有多种溶质的废水进入滤膜的一侧,在膜压差的作用下,比膜孔径小的溶质会随废水穿过滤膜形成透过液,而大分子则集中在滤膜的一侧随废水流出形成浓缩液.在膜过滤过程中流体以错流的方式流经滤膜,从而使膜过滤效率大大提高.本研究采用聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤膜组件对废水进行处理,旨在探索膜处理酚醛树脂废水的可行性并将废水中难以生化处理的大分子物质分离出来加以利用,同时提高透过液的可生化性.1 实验部分1.1 超滤膜及废水水质实验中所用的膜为国产内压式聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,膜内径11mm,管长950mm,有效膜面积328cm2,平均截留分子量50 000.废水来自某酚醛树脂厂高浓度含酚废水经资源化利用[10]后的中等质量浓度含酚废水,其水质见表1. 表1 废水水质Table 1 Wastewater quality3 000 2.5 COD/(mg·L-1) 5 500~6 000挥发酚/(mg·L-1) 2 200~项目检测结果pH 2.0~1.2 实验装置及方法实验装置为内压套管式超滤膜分离装置,如图1所示.图1 超滤系统工艺流程图Fig.1 Ultrafiltration system flow chart注:1-原料桶;2-阀门;3-离心泵;4-流量计;5-压力表;6-膜管组件;7-量筒.首先对废水进行预处理,用NaOH调节pH至中性,使其达到超滤膜进水的要求.其次操作条件选择,每次向原料桶中加入20L废水,以不同的跨膜压差、进料流速和料液温度进行实验,根据膜通量以及挥发酚、COD的截留率确定最优工艺条件.最后,取20L废水在最优工艺条件下进行浓缩实验.1.3 分析方法超滤膜的基本性能主要由选择性、通量和纯水透水率恢复系数衡量[11].选择性用截留率R来表示:式中,C1和C2分别是透过液质量浓度和进料液质量浓度(mg/L).通量通常定义为单位时间内单位膜面积上透过物的量式中,J为通量(L·m-2·hi-1);V 为透过液体积(L);A 为膜面积(m2);t为透水时间(h).式中,Jq为清洗后膜的纯水通量(L·m-2·h-1);Jo 为膜的初始纯水通量(L·m-2·h-1).挥发酚含量采用4-氨基安替比林分光光度法(HJ503-2009)测定;化学需氧量(COD)采用重铬酸钾法(GB11914-89)测定.2 结果与讨论2.1 超滤影响因素及最佳条件的确定2.1.1 流速的影响流速是一个重要的操作参数.不同的流速直接影响料液中溶质的浓度分布,影响膜通量及苯酚、COD的截留率.在30kPa,温度25℃的条件下,考查了流速对膜通量、挥发酚及COD截留率的影响,结果如图2、3,随着流速的增大,膜通量显著增加而挥发酚和COD的截留率无明显变化.膜面流速的增大会对膜面产生冲洗作用使膜面层流层变薄,阻力下降,膜通量提高.但当流速为1.7m /s时,膜通量有所降低,当膜面流速超过临界值后,浓差极化作用显著,剪切力增大,使得污染物变形而被挤入膜孔进而导致膜通量降低.当进料流速发生变化时,挥发酚和COD的截留率并没有明显改变,综合能耗经济性等因素,选择膜面流速1.4m/s较为适宜.图2 流速对膜通量的影响Fig.2 Effect of flow on membrane flux图3 流速对COD及挥发酚截留率的影响Fig.3 Effect of flow on the CODand phenol rejection rates2.1.2 温度的影响在膜允许温度范围内固定膜两侧压差为30kPa,膜面流速1.4m /s的条件下考察温度对膜通量和挥发酚、COD截留率的影响,实验结果如图4、5所示.由图4、5可知,随着温度的升高,膜通量增加,挥发酚和COD的截留率下降.膜通量的温度依赖性可以由Arrhenius方程P=Poe(-Ea/RT)来描述,式中,P 为透过系数,P0为指前透过系数,Ea为透过活化能,温度升高,透过系数增大,膜通量增大[12].从溶质的扩散角度考虑,温度升高,降低废水的黏度,使废水保持良好的流动性能,增加溶质的扩散系数,有利于膜通量的增加.但当温度为45℃时,膜通量下降较快,这是由于温度升高使废水中的酚醛树脂小分子发生一定程度的聚合,堵塞了一部分膜孔.废水成分复杂,高温下会对膜表面产生破坏作用.综合考虑,选取实验温度为常温25℃.图4 料液温度对膜通量的影响Fig.4 Effect of feed temperature on membrane flux图5 料液温度对COD及截留率的影响Fig.5 Effect of feed temperature on the COD and phenol rejection rates2.1.3 跨膜压差的影响在实际应用过程中跨膜压差是影响超滤过程的一个重要因素,在25℃,膜面流速1.4m/s的条件下,考查了不同跨膜压差对膜通量以及挥发酚、COD截留率的影响.结果如图6、7,随着跨膜压差的增大,膜通量增加,膜对挥发酚和COD的截留率也在增加.超滤过程以压力为推动力,推动力越大,透过能力也会越强,膜通量就会增加.但当跨膜压差为50kPa时,膜通量增加缓慢且衰减较快,在超滤分离过程初期,未受污染的膜,浓差极化作用可忽略,膜通量与跨膜压差成正比,随着过滤过程的进行,膜表面滤饼层逐渐形成而引起膜污染,以至于再增大压力,膜通量的增加变慢.综合考虑以上三个指标的变化情况及膜的耐压程度,确定跨膜压差为40kPa.图6 跨膜压差对膜通量的影响Fig.6 Effect of transmembrane pressure on membrane flux图7 跨膜压差对COD及截留率的影响Fig.7 Effect of transmembrane pressureon the CODand phenol rejection rates2.2 酚醛树脂生产废水的浓缩在最优工艺条件下,超滤浓缩10L废水考察了不同VCF(定义VCF为间歇浓缩过程中进料体积与浓缩液体积之比)对挥发酚和COD截留率的影响.结果如图8,VCF小于1时,膜通量衰减缓慢,而当VCF大于2时,膜通量衰减加快,膜通量仅为起始值的25%,挥发酚和COD的截留率分别达到40%和50%以上.在浓缩过程中,随着浓缩比的增大,浓缩液的总固形物含量不断增加,浓差极化现象加重,膜通量持续降低.膜污染加剧使膜面处挥发酚与小分子酚醛树脂堵塞了一部分膜孔使得截留率提高.经过超滤膜处理后除去了废水中难以生化的分子质量较大的物质,透过液的可生化性得到改善.2.3 膜的清洗再生膜在应用过程中,膜污染使膜通量衰减了80%左右.为了减轻膜污染,降低膜的应用成本,在膜材料设计、膜组件的形状设计以及过程优化上虽然取得了很大的进展,但是膜的实际运行过程中,化学清洗仍然是一种保持一定膜通量和延长膜使用寿命的必需手段[13].为此结合废水的理化性质,选用质量分数0.3%NaOH+0.5%H2O2水溶液对已污染的膜进行清洗.在清洗过程中,将清洗液控制在40℃,图9是膜通量恢复效果图,碱洗40min,纯水透水率恢复系数达到38%,清洗效果不理想.产生此结果的原因是挥发酚和小分子酚醛树脂等有机物通过膜孔内部吸附以及膜表面拦截形成紧密的吸附层,这层吸附属不可逆吸附,此外,膜清洗只能冲洗膜表面而对膜内孔间的污染物不可完全去除.图8 VCF对挥发酚及COD截留率的影响Fig.8 Effect of VCF on the CODand phenol rejection rates图9 清洗时间与膜通量的恢复的关系Fig.9 Effect of cleaning time on the recovery of membrane flux3 结语超滤膜处理中浓度酚醛树脂生产废水的最优工艺参数分别为:进料流速1.4m/s、操作压力40kPa、操作温度25℃.在此最优条件下进行浓缩实验,结果表明COD截留率可达48%,挥发酚截留率可达43%.经过超滤处理后,酚醛树脂生产废水的可生化性得到改善.但膜的再生性能较差,需进一步研究.参考文献:[1]贺启环,方华.酚醛树脂生产废水处理工艺[J].化工环保,2003,23(4):216-220.HE Qi-huan,FANG Hua.Treatment Process for Phenolic Resin Production Wastewater [J].Environmental Protection of Chemical Industry,2003,23(4):216-220.(in Chinese)[2]王韬,李鑫钢,杜启云.含酚废水治理技术研究进展[J].化工进展,2008,27(2):231-235.WANG Tao,LI Xin-gang,DU Qi-yun.Research progress of phenol-containing waste water disposal technique[J].Chemical Industry and Engineering Progress,2008,27(2):231-235.(in Chinese)[3]林屹,秦炜,黄少凯.溶剂萃取法处理苯酚稀溶液及其废水的研究[J].高校化学工程学报,2003,17(3):261-265.LIN Yi,QIN Wei,HUANG Shao-kai.Extraction Behaviors of Phenol in its Dilute Solution and in Industrial Effluent [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities,2003,17(3):261-265.(in Chinese)[4]吴红梅,郭宇.活性炭对模拟含酚废水的吸附实验研究[J].天津化工,2013,27(1):46-48.WU Hong-mei,GUO Yu.Experimental study on adsorption of phenolic wastwater with activated carbon[J].Tianjin Chemical Industry,2013,27(1):46-48.(in Chinese)[5]焦庆周,柴多里,鲍远志.高级氧化技术与含酚废水处理[J].现代化工,2013,33(1):40-44.JIAO Qing-zhou,CHAI Duo-li,BAO Yuan-zhi.Advanced oxidation processes and treatment of phenolic wastewater [J].Modern Chemical Industry,2013,33(1):40-44.(in Chinese)[6]徐德志,相波,邵建颖.膜技术在工业废水处理中的应用研究进展[J].工业水处理,2006,26(4):1-3.XU De-zhi,XIANG Bo,SHAO Jian-ying.Application of membrane technology to the industrial wastewater treatment[J].IndustriaI Water Treatment,2006,26(4):1-3.(in Chinese)[7]Parka Y,Skellandb A H P,Forneyb L J,et al.Removal of phenol and substituted phenols by newly developed emulsion liquid membrane process[J].Water Research,2006,40(9):1763-1772.[8]Hao X,Pritzker M,Feng e of pervaporation for the separation of phenol from dilute aqueous solutions[J].Journal of Membrane Science,2009,335(1-2):96-102.[9]Barrios-Martinez A,Barbot E,Marrot B.Degradation of synthetic phenol-containing wastewaters by MBR[J].Journal of Membrane Science,2006,281(1/2):288-296.[10]吴点,王存文,王为国.高浓度含酚废水资源化利用[J].武汉工程大学学报,2012,34(3):5-10.WU Dian,WANG Cun-wen,WANG Wei-guo.Utilization of high concentration phenol-containing wastewater [J]. Journal Wuhan Institute of Technology,2012,34(3):5-10.(in Chinese)[11]王湛.膜分离技术基础[M].北京:化学工业出版社,2004:4.WANGZhan.Membrane separation technology base[M].Beijing:Chemical Industry Press,2004:4.(in Chinese)[12]李雁博,韦江,王存文.不同的纳滤膜对苯酚的截留效果及其影响因素研究[J].膜科学与技术,2010,30(6):49-56.LI Yan-bo,WEI Jiang,WANG Cun-wen.Phenol rejection of different NF membranes:influence factors on rejection[J].Membrane Sciene and Technology,2010,30(6):49-56.(in Chinese)[13]钱晓荣,王连军.聚砜超滤膜处理再生纸生产废水研究[J].水处理技术,2009,35(7):92-98.QIAN Xiao-rong,WANG Lian-jun.Study on treatment of production wastewater of recycle paper by polysulfone ulterafiltration menmberane[J].Technology of Water Treatment,2009,35(7):92-98.(in Chinese)。
摘要酚醛树脂是由酚类(如苯酚、甲酚、二甲酚和壬酚等)和醛类(如甲醛、乙醛和糖醛等)在酸或碱的催化作用下合成的, 其生产过程中排出的废水含有较高浓度的酚类、醛类,并且还含有大量醇类、酸类等有毒物,处理难度大。
高浓度含酚醛废水需采用萃取、化学氧化、吸附、缩合等预处理降低有毒有害物的毒性和浓度后才可生化处理。
本试验所处理的废水为焦作市某胶粘剂厂生产改性酚醛树脂的生产废水,生产中排放2 t/d左右的废水。
实验中采用碱性缩合正交试验,其中缩合分“一步缩合”试验和“两步缩合”试验。
通过寻求正交实验影响因素以及各因素反应的水平值,最终确定为四因素三水平正交,共做9组实验。
实验测定水样以及缩合后水样COD值、甲醛浓度、挥发酚浓度、PH值等各项指标。
“两步缩合”试验只进行了第一步的反应,COD的去除率能达到41.2%,甲醛的去除率保持在30-40%之间,挥发酚的去除率在40-60%之间。
.通过对比“一步缩合”和“两步缩合”试验的预处理效果,得出“一步缩合”试验对COD、甲醛、挥发酚的去除效果更加明显,因此在后期的实验中选择“一步反应”对甲醛和酚的后续处理。
关键词:酚醛树脂废水碱性缩合甲醛挥发酚AbstractThe phenolic resin is a phenol (such as phenol, cresol, xylenol, and nonyl phenol, etc.) and aldehydes (such as formaldehyde, acetaldehyde and furfural, etc.) in acid or alkaline catalyst synthesis, and its production Process wastewater containing high concentrations of phenols, aldehydes, and also contains large amounts of alcohols, acids and other toxic substances, treatment is difficult. Phenolic wastewater containing high concentration requires the use of extraction, chemical oxidation, adsorption, condensation preconditioning decrease the toxicity of toxic and hazardous compounds, and only after the concentration of biological treatment.The trials for the treatment of wastewater plant in Jiaozuo City, a modified phenolic resin adhesive production of wastewater, the production of emissions 2 t / d or so of wastewater. Experiment, alkaline condensation experiment, in which the condensation point "one step condensation reaction " and "two-step condensation reaction. " Orthogonal factors by looking for and value of each factor level of response, and ultimately determine the level of the four factors and three orthogonal, a total of 9 groups to do experiments. Water sample and test water samples after the COD value of the condensation, the concentration of formaldehyde, phenol concentration, PH value and other indicators. "two-step condensation" We only got the first step of the reaction, COD removal rate is not very high, the highest is 41.2%, removal rate of formaldehyde at 30-40%, and phenol removal Between 40-60%. .By contrast, after "one step condensation reaction " and "two-step condensation reaction "the pre-effect, come to "step condensation reaction " to the more obvious the removal of the three indexes, so in later experiments, select the "step response " on formaldehyde Follow-up treatment and phenol.Key words: Phenolic resin wastewater Alkaline condensation Formaldehyde Phenol目录1 引言 (4)1.1课题来源 (4)1.2研究内容与研究目的及意义 (5)1.2.1 研究内容 (5)1.2.2 研究目的及意义 (6)2 方案设计 (6)2.1 酚醛树脂废水来源及水质特性 (6)2.1.1 废水来源 (6)2.1.2水质特性 (6)2.2 各项水质指标 (7)2.3 工艺流程 (7)2.4 物化前处理方法的选择与原理 (8)2.4.1 处理方法的选择 (8)2.4.2 反应机理 (8)3.实验部分 (9)3.1水样指标测定方法 (9)3.1.1COD的测定重铬酸钾法GB 11914—8 9 (9)3.1.2挥发酚的测定水质挥发酚的测定—蒸馏后溴化容量法GB 7491-87 (9)3.1.3甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法GB13197—91 (10)3.2甲醛测定的分析 (10)3.2.1甲醛校准曲线的绘制 (10)3.2.2结果分析 (10)4、缩合实验 (13)4.1实验装置、药剂与方案 (13)4.1.1实验装置 (13)4.1.2药剂 (15)4.1.3试验方法 (15)4.2预实验 (15)4.3实验情况与现象说明 (16)4.4“二步缩合”正交试验 (18)4.4.1第一步缩合 (18)4.4.2第二步缩合 (23)5 经济效益分析 (25)6 结论与建议 (25)6.1结论 (25)6.2建议 (26)致谢 (27)参考文献 (27)1 引言1.1 课题来源酚醛树脂是由酚类(如苯酚、甲酚、二甲酚和壬酚等)和醛类(如甲醛、乙醛和糖醛等)在酸或碱的催化作用下合成的, 其生产过程中排出的废水含有较高浓度的酚类、醛类,并且还含有大量醇类、酸类等有毒物,处理难度大。
酚醛树脂生产废水直接排放会严重破坏水资源, 污染生态环境。
树脂生产引发的环境问题主要是废水排放污染环境的问题,由于生产工艺、工作条件的不同,不同酚醛树脂产生废水的污染物浓度也不一样。
酚醛树脂生产过程中产生大量的高浓度含酚废水,由于酚是一种具有高毒、强腐蚀性的化学物质,它对绝大多数生物均有极强的毒性, 能引起蛋白质变性、凝固, 最终导致生物体组织衰竭, 直至死亡。
含酚废水如果不经处理就任意排放,对人类、鱼类以及农作物都会带来严重危害。
酚能使人的神经、肝、肾受到损害,在加氯水体中酚含量即使在0.01mg/l以下,也会导致氯酚恶臭,造成水质有气味,从而影响饮用水源。
水体中含酚达0.1~0.2mg/l 时,鱼肉会有酚味,浓度更高时会引起鱼类大量死亡。
用含酚废水直接灌溉农田,会使农作物枯死和减产。
因此,酚醛树脂废水必须进行有效的治理,否则将会给环境带来极大的危害。
美国国家环保局已将酚及其化合物列入129 种优先控制的污染物之一,我国的许多江湖水体及地下水都受到含酚废水的污染,含酚废水已被列为重点治理对象。
针对此类问题的处理,国外一般采用焚烧处理,但费用太高;国内含酚废水以生化处理为主,但高浓度含酚醛废水需采用萃取、化学氧化、吸附、缩合等预处理降低有毒有害物的毒性和浓度后才可生化处理。
而对含酚醛浓度过高的废水,上述预处理工艺的效果仍不理想。
焦作市某胶粘剂厂生产改性酚醛树脂,生产中排放2 t/d左右的生产废水,包括工艺废水和真空泵废水。
由于企业对原料苯酚用保温槽贮运,所以没有融酚废水,酚醛树脂生产废水含有大量的酚类、醛类,原料中带入的醇类和低分子量缩合中间产物及类酚类物质,如羟基甲基苯酚、羟基二苯甲烷等。
生产中用氢氧化锂作催化剂,故废水呈碱性。
酚醛树脂生产废水COD高达几万mg/L,属高浓度难降解有机化工废水,如未经处理直接排放会对水环境造成严重污染,因此必须经过治理后才可排放。
该厂领导经过长期的市场调研,发现酚醛树脂粘胶剂的市场需求很有潜力。
由于该厂采用碱性缩合的生产工艺,因而该厂领导寻求一种碱性条件下处理生产废水的工艺以达到排放要求,进而回收与产品性质接近的树脂产品。
然而国内对碱性缩合处理该性质废水的有关处理效果好的报道并不多。
为此,本毕业设计以此为题材设计了碱性缩合正交实验,探求最佳条件,使出水水质达标排放的前提下达到降低处理成本的目的。
1.2 研究内容与研究目的及意义1.2.1 研究内容酚醛树脂废水的处理是一项系统的工艺,包括酸性或碱性缩合预处理以降低酚和醛的浓度、中和絮凝催化氧化以达到微生物处理的需求、活性污泥处理进一步降低COD浓度以及污泥的处置等。
限于实验条件以及时间安排,现只对整个工艺物化前预处理即碱性缩合预处理进行实验探索。
主要内容包括如下:1、采用正交试验,快速寻求缩合处理的最佳工艺条件。
2、碱性缩合分“一步缩合”和“两步缩合”,本实验同时寻求该两种缩合方式哪种效果更佳,若进行“两步缩合”则第二步缩合在第一步缩合的基础上进行。