HZ-16型大孔樹脂吸附處理含RDT-8廢水

段付軍，錢飛躍，黃思遠(yuǎn)，汪俊斌，孫賢波

（華東理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，上海 200237）

三（三溴苯氧基）三嗪（RDT-8）是一種多用途的有機溴系化學(xué)物質(zhì)，常作為阻燃劑用于環(huán)氧樹脂、聚氨酯等高分子材料合成工業(yè)，或在醫(yī)藥工業(yè)中用于制備防腐劑和消毒劑。某化工廠以RDT-8為原料生產(chǎn)三嗪類阻燃劑，含RDT-8的廢水中有機物、鹽類、酚類等的濃度很高，采用化學(xué)氧化或生物氧化工藝處理的難度及成本都較高。樹脂吸附法具有既減少污染物排放、又回收資源的特點［1-2］。近十年來，大孔樹脂吸附法已成功應(yīng)用于有機工業(yè)廢水的治理及其資源化利用［3-6］，國內(nèi)外采用樹脂吸附法處理含酚廢水的實例較多［7-12］，有的已建成工業(yè)裝置。

本工作采用HZ-16型大孔樹脂吸附處理含RDT-8廢水，并進(jìn)行了脫附實驗和樹脂的穩(wěn)定性實驗，確定了樹脂的最佳吸附和脫附工藝條件。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑和儀器

HZ-16型大孔樹脂由上海華震科技有限公司提供，骨架為苯乙烯系，含水量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為50%～65%，濕視密度為0.65～0.75 mg/L，濕真密度為1.00～1.13 mg/L，粒徑為0.315～1.250 mm的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于90%。

含RDT-8廢水取自某化工廠，COD為1 870 mg/L，揮發(fā)酚質(zhì)量濃度為26.0 mg/L，pH為11.6。

硫酸銀、硫酸汞、硫酸鋁鉀、鉬酸銨、硫酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%）、重鉻酸鉀、鄰苯二甲酸氫鉀、苯酚、鐵氰化鉀、氨水、4-氨基安替比林、氯化銨、無水乙醇：均為分析純。

UV-2802型紫外-可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；DR2800型可見分光光度計：美國HACH公司；DRB型消解儀：美國HACH公司；SPX-250B-D型震蕩培養(yǎng)箱：上海博訊實業(yè)有限公司；DKB-501A型超級恒溫水槽：上海精宏實驗設(shè)備有限公司；φ20 mm×300 mm帶保溫夾套的玻璃吸附柱。

1.2 實驗方法

1.2.1 樹脂的預(yù)處理

將HZ-16型大孔樹脂用無水乙醇浸泡12 h，并不時攪動，使樹脂充分溶脹。再用去離子水淋洗至無乙醇味后備用。

1.2.2 含RDT-8廢水的預(yù)處理

向含RDT-8廢水中加入硫酸調(diào)節(jié)廢水pH，當(dāng)廢水pH降至2.5時，有大量乳白色絮狀沉淀生成。這是因為酚類化合物溶解度大幅下降，從廢水中析出。經(jīng)濾紙過濾后廢水COD為947 mg/L，揮發(fā)酚質(zhì)量濃度為3.97 mg/L。

1.2.3 動態(tài)吸附實驗

在20 ℃條件下，將預(yù)處理后的廢水以4.0 BV/h（BV為流出液體積相當(dāng)于樹脂柱體積的倍數(shù)）流量通過裝有50 mL（濕體積）HZ-16型大孔樹脂的吸附柱，測定吸附出水中COD及揮發(fā)酚質(zhì)量濃度，繪制樹脂的動態(tài)吸附曲線。

1.2.4 動態(tài)脫附實驗

在45℃條件下，采用無水乙醇為脫附劑，以0.5 BV/h流量對已吸附飽和的HZ-16型大孔樹脂進(jìn)行脫附，回收脫附液，測定脫附液中揮發(fā)酚的質(zhì)量濃度，繪制樹脂的動態(tài)脫附曲線。

1.2.5 穩(wěn)定性實驗

在最佳吸附—脫附工藝條件下，重復(fù)進(jìn)行動態(tài)吸附—脫附實驗，考察HZ-16型大孔樹脂吸附性能的穩(wěn)定性。

1.3 分析方法

采用快速密閉催化消解法測定COD［12］；采用玻璃電極法測定廢水pH［13］；采用4-氨基安替比林直接光度法測定揮發(fā)酚質(zhì)量濃度［12］。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹脂的動態(tài)吸附性能

HZ-16型大孔樹脂動態(tài)吸附實驗吸附出水中的COD及揮發(fā)酚質(zhì)量濃度的變化情況見圖1。由圖1可見：出水體積小于88.0 BV時，吸附曲線比較平穩(wěn)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水中COD和揮發(fā)酚質(zhì)量濃度較低，COD小于291 mg/L，揮發(fā)酚質(zhì)量濃度小于0.08 mg/L，這是因為，在吸附處理的開始階段，樹脂的不飽和度較高，樹脂的吸附能力強，因此吸附處理效果較好；隨著樹脂吸附出水體積的繼續(xù)增加，出水中COD迅速增大，這是因為，隨著吸附處理廢水總量的增加，樹脂逐漸吸附飽和，吸附處理效果急劇下降，雖然出水中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度也明顯提高，但仍處于較低水平，遠(yuǎn)低于GB/T 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度小于0.5 mg/L的要求［14］。故本實驗最佳吸附工藝條件為出水體積88.0 BV。

圖1 動態(tài)吸附出水中COD及揮發(fā)酚質(zhì)量濃度的變化情況

2.2 無水乙醇對吸附飽和樹脂的脫附效果

無水乙醇對吸附飽和樹脂的脫附效果見圖2。由圖2可見：脫附開始階段，脫附液中揮發(fā)酚的質(zhì)量濃度很低，揮發(fā)酚脫附率也很低；脫附液體積為0.5 BV時，揮發(fā)酚質(zhì)量濃度小于100 mg/L；隨著脫附液體積的增加，脫附液中揮發(fā)酚的質(zhì)量濃度也逐漸增加，揮發(fā)酚脫附率也逐漸增加；脫附液體積為1.0 BV時，脫附液中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度最高，為551.0 mg/L；隨著脫附液體積的繼續(xù)增加，樹脂中未被洗脫的揮發(fā)酚的總量越來越少，導(dǎo)致脫附液中揮發(fā)酚的質(zhì)量濃度急劇降低；脫附液體積為3.0 BV時，脫附液中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度僅為30.6 mg/L，揮發(fā)酚脫附率較高，達(dá)76.4%；脫附液體積繼續(xù)增加，脫附率不再提高但運行費用增加。故本實驗最佳脫附工藝條件為脫附液體積3.0 BV。

圖2 無水乙醇對吸附飽和樹脂的脫附效果

2.3 樹脂的吸附—脫附性能的穩(wěn)定性

在吸附出水體積為88.0 BV、脫附液體積為3.0 BV的最佳吸附—脫附條件下，連續(xù)進(jìn)行了10次動態(tài)吸附—脫附性能的穩(wěn)定性實驗，實驗結(jié)果見圖3和圖4。

由圖3和圖4可見：10次動態(tài)吸附—脫附實驗，吸附出水中COD為137～294 mg/L，COD去除率為72.5%～89.1%；吸附出水中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度穩(wěn)定在0.05 mg/L以下，揮發(fā)酚去除率為99.8%～100%。

圖3 吸附—脫附實驗吸附出水中COD及揮發(fā)酚質(zhì)量濃度

圖4 吸附—脫附實驗吸附出水中COD及揮發(fā)酚的去除率

連續(xù)10次動態(tài)吸附—脫附性能的穩(wěn)定性實驗結(jié)果表明：HZ-16型大孔樹脂吸附—脫附性能穩(wěn)定，樹脂在使用過程中無磨損破裂，機械強度較高。

含RDT-8廢水經(jīng)HZ-16型大孔樹脂處理后的出水pH為2.5，需要投加熟石灰將出水pH調(diào)為6～9，出水COD仍大于GB/T 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)中小于100 mg/L的要求［14］，需要進(jìn)一步深度處理。

3 結(jié)論

a）采用HZ-16型大孔樹脂吸附處理含RDT-8廢水在廢水流量為4.0 BV/h的條件下，樹脂最佳吸附實驗工藝條件為出水體積88.0 BV，此條件下出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水中COD和揮發(fā)酚質(zhì)量濃度較低，COD小于291 mg/L，揮發(fā)酚質(zhì)量濃度小于0.08 mg/L。在脫附液流量為0.5 BV/h的條件下，樹脂最佳脫附實驗條件為脫附液體積3.0 BV，脫附液中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度僅為30.6 mg/L，揮發(fā)酚脫附率較高，達(dá)76.4%。

b）在最佳吸附—脫附工藝條件下，連續(xù)進(jìn)行10次動態(tài)吸附—脫附實驗，出水中COD為137～294 mg/L，COD去除率為72.5%～89.1%；吸附出水中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度穩(wěn)定在0.05 mg/L以下，揮發(fā)酚去除率為99.8%～100%，HZ-16型大孔樹脂的吸附—脫附性能穩(wěn)定。

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