大孔吸附树脂在废水处理中的应用的研究进展

大孔吸附树脂在废水处理中的应用的研究进展 (05环境科学 陆耀辉 20052402522) 摘 要: 介绍树脂吸附法处理有机化工废水的应用实例(讨论了这种技术在有机化工废水的应用效果和发展方向。结果发现(吸附树脂具有吸附效果好、脱附再生容易、性能稳定、适用范围宽、可实现综合利用等优点前含酚废水处理的成熟和有效方法。 关键词:大孔吸附树脂;有机废水处理;应用 前言 树脂是一种惰性的高分子聚合物，具有三元网状结构，不溶于酸、碱、有机溶剂(如乙醇、丙酮及烃类等)，对氧、热和化学试剂稳定及机械强度高的有机化合物(如苯乙烯和二乙烯苯交联的高分子聚合物)(大孔树脂(包括大孔离子交换树脂和大孔吸附树脂)与普通凝胶树脂的合成方法不同，因其内部具有三维空间立体孔结构，孔径与比表面积都比较大而得名。大孔树脂的合成方法是以普通石油化工原料的单烯类单体为骨架，与作为交联剂的双烯类单体发生悬浮共聚反应，同时为了获得多孔的结构，在聚合时配合使用不带双键、不参加共聚、又能与单体混溶，使共聚体溶胀或沉淀的有机溶剂作为制孔剂，在带有分散剂的水中，搅拌加热控制颗粒大小而制得。 大孔吸附树脂现已广泛应用于天然植物中活性成分，如皂苷、黄酮、内脂、生物碱等大分子化合物的提取分离(对柚苷、橙皮苷、人参皂苷、黄芪皂苷、山楂黄酮、淫羊藿黄酮、大豆异黄酮、茶多酚、麻黄精粉、银杏黄酮内脂、红豆杉生物碱、多种天然色素、中药复方药物提取以及抗生素、维生素等生物化学制品的吸附分离都有良好的效果(在处理工业废水方面也有成功的应用( 1大孔吸附树脂的基本特点 (1)适用范围宽，适用性好。废水中有机物浓度从几个到上万mg,L均可进行处理，且吸附效果不受溶液中所含无机盐的影响。 (2)比表面积大，吸附效率高，解吸再生容易。大孔树脂对有机物的吸附率通常可达到99,以上，不产生二次污染。解吸常用酸碱或有机溶剂，解吸率一般可达95,以上。 (3)树脂性能稳定，使用寿命长。树脂有较高的耐氧化、耐酸碱、耐有机溶剂的性能，可在150? 以下长期使用，在正常情况下年损耗率小于5,。 (4)有利于综合治理，变废为宝。采用树脂吸附可以回收利用污染物，节约开支，增加效益。 (5)工艺简单，不需特殊设备，技术容易掌握，操作方便，运行费用较低。由于以上这些特 点，吸附树脂在处理高浓度、难降解的有机工业废水方面发展迅速，尤其在酚类、胺类、有机酸类、硝基物、卤代烃等方面，取得重大进展 2大孔树脂在有机废水处理中的应用 2(1 含酚废水的处理 酚类是一种毒性很强的有机化合物，若进人人体，会引起蛋白质变质和凝固。水中含酚大于10mg,L，鱼类等水生生物不能生存。含酚量高于100mg,L的水灌溉，必将导致农作物的减产和枯死。 南开大学与天津卫津化工厂协作、江苏石油化工学院与常州第二化工厂协作。分别采用NKA树脂和H一103树脂处理该种废水I21，均已建成工业装置，运行效果良好。出水P(酚)<0(5 mg?L,，酚吸附去除率达到99(99,，COD去除率为70,。用稀碱液作脱附剂，苯酚脱附率大于95, ，高浓度酚钠脱附液经酸化、精馏回收苯酚。另外，树脂吸附法用于异丙苯氧化法生产苯酚废水、煤气生产废水、炼焦废水、过氧化二异丙苯(DCP)生产废水、双酚A生产废水、水杨酸生产废水、对硝基酚(钠)生产废水、对硝基苯乙(甲)醚生产废水、酚醛树脂生产废水、五氯酚钠生产废水、T一50石油酯生产废水、2一甲基-4一氯苯氧乙酸生产中含酚废水、对氨基苯酚生产废水等含酚废水的治理均取得成功。 2(2 含苯胺生产废水的处理 南京大学对CHA—ll1树脂吸附苯基周位酸生产废水进行处理研究 1 ，汽体苯胺盐析废水苯胺浓度>16 000 mg,L，树脂吸附出水浓度<2 mg,L，苯胺去除率>99(9,，COD去除率>97,，树脂工作吸附量120 mg,L，脱附率>98,。 江苏石油化工学院l J利用H一103树脂对生产多亚甲基多芳基异氰酸酯(PAPI)产生的苯胺废水进行吸附研究，结果显示，吸附效果优于美国AmberlitXAD一4树脂，出水苯胺浓度<3 mg,L，苯胺去除率达99(9,，COD去除率为75,，树脂工作吸附量为80,100 mg,mL;以50,60 clC稀盐酸或工业酒精脱附，苯胺回收率>99,。 2(3 含有机酸废水的处理 南京大学龙超等利用ND804 大孔吸附树脂固定床处理4 ,4’- 二氨基二苯基乙烯- 2 ,2’- 二磺酸(DSD 酸) 氧化工序废水,研究表明,废水经过树脂吸附后,COD 去除率在91 %左右,废水得到有效处理,DNS 酸可以回收利用。 南京大学王学江等采用NDA - 100 大孔树脂吸附水杨酸生产废水, 结果表明, 当进水COD 为18 000,20 000 mg/ L 时,吸附出水COD 在60 mg/ L左右,满足国家规定二级排放标 准,水杨酸去除率接近100 % 。 NDA-150、ND-99 和ND-900 超高交联大孔树脂对邻苯二甲酸的吸附行为进行了研究，探讨了3 种不同类型的树脂对水溶液中邻苯二甲酸的吸附热力学规律，为树脂吸附法在邻苯二甲酸生产废水处理中的应用进行了初步理论探索。 2(4 含硝基物废水的处理 硝基苯和硝基氯苯生产过程中产生大量桔黄色废水，其中硝基苯、邻硝基氯苯、对硝基氯苯等硝基 苯类化合物质量浓度约为640 mg?L一。张全兴等[91选用CHA—ll l树脂处理190倍床体积的废水后，出水硝基苯类化合物质量浓度小于5 mg?L,，去除率大于99, (用异丙醇脱附再生树脂(可回收硝基苯。另外，树脂吸附法用于对硝基苯乙酮生产废水、苯胺生产废水的治理(均可有效去除废水中的硝基化合 2(5 农药废水的处理 在多菌灵杀菌剂的生产过程中产生大量废水，其中主要含有苯胺类化合物、硝基苯、硫化物等，该废水成分复杂、毒性大，其有效治理长期得不到解决。江苏石油化工学院、江苏省农药研究所联手协作，采用树脂吸附一生物接触氧化工艺处理该废水，取得良好效果。张全兴等选用H一103树脂，每周期处理l5床体积的废水，邻苯二胺去除率为80, ，硝基物去除率为90,，COD去除率为50,左右，经树脂吸附处理后大大降低了生化处理的负荷，提高了废水可生化性(废水再经接触氧化法处理，各项指标均达到国家排放标准。另外，树脂吸附法用于拟除虫菊酯生产废水、嘧啶氧磷生产废水、甲基(乙基)一1605生产废水、有机氯农药安特灵(endrin)废水、毒杀酚(texaphene)有机氯农药废水、3一(2 一吡啶基)丙醇(代号“7841”1生产废水、含扑草津及扑灭津废水、异丙隆除草剂生产废水、苄磺隆除草剂中试废水、2，4一二氯苯氧乙酸丁酯生产废水、醚醛(3一苯氧基苯甲醛)生产废水、毒死蜱生产废水的治理均取得良好效果 2(6 染料及其中间体生产废水的处理 目前我国生产的染料及其中间体大多带有磺酸基、氨基、羟基等亲水性基团，水溶性强，在其生产过程中有大量产物或副产物进入水相(不仅造成产率低，还严重污染了环境。由于废水酸性强、萘环类物质化学性质稳定难以开环降解，故废水处理难度大。目前，采用离子交换与吸附树脂处理该类废水的技术研发工作已有一定的进展，例~NZhangI 1用自制的络合吸附树J]~ND一910处理2一萘酚生产过程中排放的2一萘磺酸钠母液废水，2一萘磺酸钠的吸附去除率大于95,，p(CODo)从40 000 mg?L 降至3 000 mg?L 左右，p(COD。)去除率大于85,， 出水与其他废水混合后经生化处理可达标排放。周希圣等『l3】用树脂吸附工艺对2一萘磺酸钠工业废水进行了综合治理的研究表明，表面带有少量羰基的CHA—IOI大孑L吸附树脂对该废水具有一定的吸附效果，树脂工作吸附量为75g?L一左右，2一萘磺酸钠去除率可达75,左右。有学者对吐氏酸生产废水采用CHA一101吸附树脂进行处理，废水中吐氏酸含量可从1 346 mg?L 降到215mg?L 以下。也有学者用CHA一111树脂处理苯基周位酸废水、采用NDA一409树脂处理l，2一重氮氧基萘一4一磺酸废水均取得了成功。另外树脂吸附法还用于处理溴氨酸类活性染料生产废水、1，4一二羟基蒽醌生产废水、氨基J酸、1一萘胺、1一萘酚等生产废水，均已取得可喜进展 3 结语 吸附树脂在工业废水处理中的应用还有很多，它的发展还深远影响极大地促进了相关学科和 在环保领域的应用,极大地提高了处理工业废水的技术水平。发应用领域的发展。如上所述, 展至今,不仅多孔树脂的品种增多、质量提高、应用规模和范围大大地扩展,其在医药、食品添加剂、化工催化、科学技术和国民经济中重要性也日益增大。特别是在中草药有效成分的提取、纯化方面已成为不可缺少的关键技术,对中药的振兴、实现中药现代化正在发挥重要的作用。 参考文献: [1] 钱庭宝, 刘维林, 吸附树脂及其应用[M],北京: 化学工业部出版社, 1990 [2]许昭怡，张慧春，王勇(大孔树脂吸附法处理萘系染料中间体生产废水的进展[J]，化工环保(1999，19:22 [3] 汪洪武、刘艳清 大孔吸附树脂的应用研究进展 中药材 第28卷 第4期 2005年4月 [4] 沈钟、赵振国等编著 胶体与表面化学 化学工业出版社 2004年8月第三版 [5]张全兴，刘天华(我国应用树脂吸附法处理有机废水的进展(续)，化工环保，1995，15(1):24—27( [6]张全兴，黄子焕(树脂吸附法处理含苯胺工业废水的研究J1(离子交换与吸附，1991，7(6):421—426( [7] 刘晓超、马丽丽 大孔吸附树脂在有机废水处理中的应用的研究进展 交通环保 第25 卷 第4 期 2004 年8 月 [8] 李洁莹 陈金龙 费正皓 陆朝阳 李爱民 刘福强 张全兴 大孔吸附树脂对邻甲酚的吸附行为研究 离子交换与吸附 第20 卷第5 期 [9] 汪洪武、刘艳清 大孔吸附树脂的应用研究进展 中药材 第28卷 第4期 2005年4月