活性炭吸附含MDA及苯胺鹽水的研究

郭 林，曹長青

（1. 青島科技大學化工學院，山東 青島 266042; 2. 青州市環(huán)境保護監(jiān)測站，山東 青州 262500）

活性炭吸附含MDA及苯胺鹽水的研究

郭 林1,2，曹長青1

（1. 青島科技大學化工學院，山東 青島 266042; 2. 青州市環(huán)境保護監(jiān)測站，山東 青州 262500）

MDA縮合工段生產(chǎn)的廢鹽水中含有少量的胺類有機物，主要是苯胺、MDA等。廢鹽水中NaCl、NaOH濃度高，一般的處理方法難以實現(xiàn)。采用活性炭法處理含胺廢鹽水，對影響活性炭吸附的因素進行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明，對于吸附效果好且預處理容易的大顆粒活性炭進行脫附很困難，不現(xiàn)實，不經(jīng)濟，大顆粒活性炭在MDA濃度為1×10-6時，吸附達到平衡，不再吸附MDA，吸附后的活性炭難以回收利用。

苯胺；MDA；活性炭；吸附

隨著化學工業(yè)的迅速發(fā)展，大量有毒有害的有機化合物進入水環(huán)境中，給人類造成了嚴重危害。化學行業(yè)排放的廢水量占全國工業(yè)廢水排放總量的20%以上，位居第一。其中，苯酚、苯胺類及其它有毒有害有機物的排放量又占化工行業(yè)廢水排放量的第一位。

由于苯胺對生態(tài)生物的毒性，在排水中要求嚴格控制，我國規(guī)定的污水綜合排放標準中苯胺的最高允許排放濃度為1.0 mg/L[1]。MDA生產(chǎn)的縮合工序中產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，該廢水含有約15%至17%的無機鹽，pH值在12至14左右，有機物的主要成分是苯胺和二胺（MDA）等[2]。由于鹽的濃度高，處理起來相對較困難。

對于廢水中苯胺類物質(zhì)的去除，研究對象多為苯胺濃度較高（如數(shù)千10-6）的廢水，對極低濃度的含胺廢鹽水的研究則鮮有報道。在我國，大孔吸附樹脂作為一種高效的分子吸附劑已在芳香酸生產(chǎn)廢水治理領(lǐng)域獲得了一定的應(yīng)用，其中，樹脂吸附法在對含苯酚、對硝基苯酚、對氨基酚、2-萘酚等廢水處理取得了成功的應(yīng)用[3-5]，處理苯胺類有機廢水的報道較少。本課題在以前用大孔樹脂吸附法處理芳香酸類有機物的基礎(chǔ)上，進行了活性炭吸附處理含胺（主要成分為苯胺和MDA）廢鹽水的探索性研究，以期找到經(jīng)濟、有效的處理方法。

1 實驗部分

1.1 主要原料

實驗所用主要原料見表1。

表1 實驗所用主要原料Table 1 Main raw materials for the present experiment

1.2 主要儀器

實驗所用儀器見表2。

表2 實驗所用儀器Table 2 Main equipments for the present experiment

1.3 活性炭吸附劑和脫附劑用量

不同顆粒粒徑活性炭吸附劑用量和不同種類脫附劑用量分別見表3和表4。

表3 活性炭用量Table 3 Activate carbon amount used in this experiment

表4 脫附劑用量Table 4 Desorption agent amount used in this experiment

1.4 生產(chǎn)工藝

在一定原料溫度下將含胺廢水以一定的流速自上而下通過裝有一定體積活性炭的玻璃吸附柱。取樣分析不同時段（隔30 min）吸附流出液中苯胺的濃度，當達到泄露點（流出濃度驟然上升的轉(zhuǎn)折點）時，為一個周期，繪出動態(tài)吸附曲線。改變含胺廢水的濃度、吸附流速、pH值和溫度等因素，考察上述因素對活性炭吸附性能的影響，以確定最佳吸附操作條件。

2 結(jié)果與討論

本實驗選取不同顆粒粒徑的活性炭作為吸附劑，分別以1#至9#表示；選取甲醇、5%鹽酸、10%鹽酸和純水作為脫附劑，在不同操作條件下，對活性炭吸附和脫附性能進行了系統(tǒng)研究。

2.1 不同粒徑活性炭吸附結(jié)果

本文在實驗過程中，采用60 ℃的恒溫水浴振蕩器，轉(zhuǎn)速120 r/min。稱取經(jīng)預處理并干燥至恒重的不同型號活性炭一定量于250 mL錐形瓶中，加入已知濃度的模擬MDA鹽水，進行模擬MDA鹽水的靜態(tài)和動態(tài)吸附和脫附實驗。24 h后取樣分析，活性炭吸附實驗結(jié)果和吸附能力分別見表5和表6。

表5 活性炭吸附實驗結(jié)果Table 5 Experimental results of activate carbon adsorption

表6 活性炭的吸附能力Table 6 Adsorption ability of activate carbon

由表5和表6可見，大顆粒活性炭和粉末活性炭的吸附效果較好，而小顆粒活性炭吸附效果較差，考慮到活性炭的預處理，大顆粒活性炭更容易處理，選用大顆粒活性炭進行含MDA廢水處理為一適宜的操作方式。

2.2 不同粒徑活性炭脫附結(jié)果

本文在實驗研究中，對1#，2#，3#，7#大顆粒活性炭進行處理，進行脫附實驗。具體實驗條件如下：采用60 ℃的恒溫水浴振蕩器，轉(zhuǎn)速120 r/min。48 h后進行取樣分析。活性炭脫附實驗結(jié)果見表7所示。

表7 活性炭脫附實驗結(jié)果Table 7 Experimental results of activate carbon desorption

由表7實驗結(jié)果表明，吸附后的大顆粒活性炭進行脫附很困難，進行脫附不現(xiàn)實，不經(jīng)濟，而且大顆粒活性炭對于1×10-6的MDA鹽水基本沒有吸附能力。也就是說，大顆粒活性炭在MDA濃度為1 ×10-6時，吸附達到平衡，不能再繼續(xù)進行吸附MDA。

3 結(jié) 論

本文通過活性炭吸附法對苯胺鹽水和MDA鹽水處理進行了系統(tǒng)研究，經(jīng)過系列實驗，得到如下結(jié)論：

(1)大顆粒活性炭和粉末活性炭的吸附效果較好，而小顆粒活性炭吸附效果較差，考慮到活性炭的預處理，大顆粒活性炭更容易預處理，所以選用大顆粒活性炭進行吸附MDA為適宜操作工藝。

（2）吸附后的大顆粒活性炭進行脫附很困難，而且大顆粒活性炭對于1×10-6的MDA鹽水沒有吸附能力，即吸附達到平衡。

（3）綜合各方面的因素，選用大顆粒活性炭進行吸附效果較好，但是脫附效果不好，吸附后的活性炭不能夠回收再利用。

［1］高俊發(fā). 水環(huán)境工程學[M]. 北京:化學工業(yè)出版社，2003.

［2］張宏科，曲然，蘇濤，等. 活性炭吸附法脫除MDA縮合廢鹽水中胺類有機物的研究[J]. CPUA CONFERRENCE, 2006 (3): 402-409.

［3］張偉, 雍鶴野, 陳雪琴. 樹脂吸附法處理含對硝基苯酚工業(yè)廢水[J].中國氯堿, 2003 (4): 39-41.

［4］王勇，張全興，陳金龍. 樹脂吸附法處理2-萘酚工業(yè)廢水的研究[J]. 離子交換與吸附，1997，13（6）：573-578.

［5］張慶建, 許正文, 王海玲, 等. 大孔樹脂對硝基苯胺的吸附行為及其應(yīng)用[J]. 離子交換與吸附, 2006, 22(6): 503-511.

Study on Adsorption Treatment of Saline Wastewater Containing MDA and Aniline by Using Active Carbon

GUO Lin1,2, CAO Chang-qing1
（1. College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266042, China; 2. Qingzhou Environmental Protection Monitoring Centre, Shandong Qingzhou 262500, China）

There are some organic amines in saline wastewater from MDA condensation process，such as aniline, MDA and so on. Because the aniline wastewater contains high concentration sodium chloride and sodium hydroxide, it is difficult to treat the wastewater with ordinary methods. In this paper, the aniline wastewater was treated by active carbon method, and factors to affect the activated carbon adsorption were studied. Experimental results show that the big particle active carbon has nice adsorption result and easy pretreatment procedure. However, the big particle active carbon can not desorbed easily. So to use the big particle active carbon is not practical and economical. When the MDA concentration is 1×10-6, adsorption reaches equilibrium, and used active carbon can not be recycled.

Aniline; MDA; Active carbon; Adsorption

TU 426.94

： A

： 1671-0460（2014）01-0027-02

2013-07-10

郭林（1986-），男，山東青州人，工程師，2008年畢業(yè)于青島科技大學化學工程與工藝專業(yè)，研究方向：從事環(huán)境化工工作。E-mail：glhappy1986@1963.com。