DMAC回收及其廢水處理

徐曉建，肖楊柏，張 瓊

（1.浙江省環(huán)境工程有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州泉基環(huán)保科技有限公司，浙江 杭州 310012；3.紹興眾昌化工股份有限公司，浙江 上虞 312369）

DMAC也稱之為N，N-二甲基乙酰胺，屬于一種重要的有機(jī)溶劑，現(xiàn)已在化工領(lǐng)域得到普及，該溶劑對(duì)部分油類物質(zhì)有著極強(qiáng)的溶解性，可適用于纖維合成、樹脂、橡膠等方面。企業(yè)在具體化工生產(chǎn)過程中，大多會(huì)選擇對(duì)有機(jī)溶劑進(jìn)行回收和循環(huán)利用，以此來降低生產(chǎn)消耗。然而，由于受到各種因素的影響，有機(jī)溶劑往往難以實(shí)現(xiàn)回收以及其廢水處理。因此，化工企業(yè)需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求和相關(guān)規(guī)范，尋找最為合適的DMAC回收及其廢水處理，以此來降低自身的生產(chǎn)成本。

1 DMAC概述

二甲基乙酰胺（DMAC）的化學(xué)公式是化學(xué)式為CH3CON（CH3）2，其作為一種強(qiáng)極性的非質(zhì)子溶劑熔點(diǎn)是-20 ℃，沸點(diǎn)是166 ℃，閃點(diǎn)是70 ℃，摩爾質(zhì)量為87.12 g/mol，折射率是1.4384，相對(duì)密度是0.9366，呈無色透明，能夠與水、酯、醚、醇等溶劑充分混溶，且對(duì)樹脂、塑料薄膜、合成纖維等多分子材料具有較佳的溶解性，是關(guān)鍵的化工原料。同時(shí)，二甲基乙酰胺具有較為穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性、很低的腐蝕性，所以在制藥、涂料、萃取精餾等行業(yè)得到普及[1]。由于該化工原料具有可燃性，所以必須遠(yuǎn)離火源，密封保存，需要放置在干燥通風(fēng)的環(huán)境之中，不可受到陽(yáng)光照射。另外，N，N-二甲基乙酰胺具有一定的毒性，在很大程度上會(huì)損害人體的皮膚和呼吸道，嚴(yán)重情況下會(huì)致癌，且具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，常壓加熱無法分解，但在酸堿性條件下水解速度會(huì)加快。

2 DMAC回收工藝及其廢水處理技術(shù)

現(xiàn)在，人們開始認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性。由于很多企業(yè)在化工生產(chǎn)中所需的能源都是不可再生的，所以需要借助回收技術(shù)來提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和綠色發(fā)展[2]。因此，化工生產(chǎn)中需注重對(duì)N，N-二甲基乙酰胺的回收及其廢水處理。

2.1 溶劑萃取回收工藝

溶劑萃取回收工藝的應(yīng)用原理為：由于溶質(zhì)在互不相溶的溶劑中具有不同的溶解度，通過將溶質(zhì)從一種溶劑中移動(dòng)到另一種溶劑之中，實(shí)現(xiàn)對(duì)溶劑的回收。該工藝的主要優(yōu)勢(shì)在于：操作簡(jiǎn)便，能耗低，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化推廣和應(yīng)用。在當(dāng)前化工生產(chǎn)中，主要采用超臨界萃取、液-液萃取等工藝來進(jìn)行N，N-二甲基乙酰胺的回收。實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)：關(guān)于溶劑萃取回收工藝在N，N-二甲基乙酰胺回收中的應(yīng)用，可選擇CHCl3作為萃取回收溶劑，因?yàn)樵撊軇?duì)N，N-二甲基乙酰胺具有良好的萃取性能，且在水中具有相對(duì)較低的溶解度低，方便分離，容易回收。同時(shí)，在回收過程中，溶劑萃取效果極易受到溫度、pH值和DMAC濃度的影響，當(dāng)pH值提高后，能夠有效提高DMAC的回收效果，若溫度升高將會(huì)影響到回收效果。所以在回收DMAC過程中應(yīng)選擇在常溫下進(jìn)行，還要將DMAC的濃度控制在10%-30%之間。

2.2 生物轉(zhuǎn)化技術(shù)

生物轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)用原理是：微生物活性種群可對(duì)有機(jī)廢液進(jìn)行降解，從而使之轉(zhuǎn)變成綠色安全的無機(jī)物。該技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)是：綠色環(huán)保、無二次污染、良好的經(jīng)濟(jì)可行性。生物轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)于不同領(lǐng)域、不同類型、不同濃度廢液的降解，需要采用不同類型的細(xì)菌加以處理。

2.2.1 好氧生物法

主要是借助好氧生物在有游離氧的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的降解，可適用于中、低濃度有機(jī)廢水的回收處理。好氧生物法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快、用時(shí)短、出水水質(zhì)好等，如：可采用深井曝氣法降解N，N-二甲基乙酰胺。

2.2.2 生物膜法

生物膜法是利用好氧微生物、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等附著在載體表面形成的生物膜對(duì)廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行吸附、降解，使其轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、氨氣和微生物細(xì)胞物質(zhì)等，達(dá)到廢水凈化的目的，可適用于中、低濃度有機(jī)廢水的回收處理。其優(yōu)點(diǎn)是安全環(huán)保，管理簡(jiǎn)便，耐沖擊負(fù)荷等。生物膜法根據(jù)其所依附的構(gòu)筑物分為生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法和生物流化床等四種。近年來，國(guó)內(nèi)外研究人員已在采用生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)、生物接觸氧化法處理廢水方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

2.2.3 厭氧生物法

厭氧生物法主要是基于無游離氧環(huán)境，厭氧生物能夠?qū)⒂袡C(jī)質(zhì)消化分解成二氧化碳和甲烷，可適用于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水的回收處理。厭氧生物法的優(yōu)點(diǎn)是能有效地降解有機(jī)物、可獲得氣體燃料，相關(guān)應(yīng)用實(shí)例為：采用膨脹顆粒污泥床技術(shù)、復(fù)合式厭氧流化床技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)N，N-二甲基乙酰胺的有效處理和回收。

2.3 化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)

化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)用原理是：借助相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，可使廢水中的有害物轉(zhuǎn)變或降解成無毒無害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染的治理，并獲得較高的水質(zhì)。

2.3.1 沉淀法

1926年，毛姆在法國(guó)的費(fèi)拉角買下了心愛的房子——瑪萊斯科別墅，在此度過了39年時(shí)光。1929年的經(jīng)濟(jì)大蕭條，毛姆有如神助毫發(fā)無傷，他寫的戲劇繼續(xù)在英美乃至全球范圍上演，當(dāng)時(shí)《大都會(huì)》等雜志給他的短篇小說開出一字一美元（相當(dāng)于今天的二十美元左右）的稿酬，近乎天文數(shù)字。

沉淀法是在有機(jī)物廢水中加入一定量沉淀劑，使有害物質(zhì)在合適的環(huán)境下形成沉淀，析出難溶物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢水的凈化。針對(duì)N，N-二甲基乙酰胺廢水的處理，可結(jié)合化工生產(chǎn)的實(shí)際需求，選擇硫化物、生石灰、鋇離子等沉淀劑，以確保處理效果。

2.3.2 氧化法

氧化法是借助氧化還原反應(yīng)，通過強(qiáng)氧化劑對(duì)廢水中無法降解的有機(jī)物進(jìn)行分解，使之轉(zhuǎn)變成綠色安全的有機(jī)廢水。氧化法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)便、迅速高效、廣泛應(yīng)用。針對(duì)N，N-二甲基乙酰胺廢水的處理，主要采用的氧化技術(shù)為Fenton氧化法與臭氧氧化法。Fenton氧化法作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，可適用于難降解、有毒的廢水處理之中。在化工生產(chǎn)中所用的強(qiáng)氧化劑屬于一種以二價(jià)鐵離子、過氧化氫為混合液的反應(yīng)體系。實(shí)踐研究證明，通過有機(jī)結(jié)合Fenton氧化法與磁Fenton法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)COD的有效去除。臭氧氧化法主要是借助氧化作用來大分子或是高分子的有機(jī)物降解成小分子。該方法中所用的臭氧可揮發(fā)且不會(huì)產(chǎn)生殘留，也不會(huì)污染水體和大氣。

2.3.3 中和法

中和法是先將酸或堿放入非中性的廢液中，經(jīng)初步處理后，再通過反應(yīng)法或沉淀法進(jìn)一步處理廢液，去除有害物質(zhì)。為確保處理效果，必須嚴(yán)格把控溫度、pH值等反應(yīng)條件。例如，阻聚劑生產(chǎn)廢液中回收N，N-二甲基乙酰胺的過程：因廢液中具有乙酸，需要先加入NaOH進(jìn)行中和，獲得乙酸鈉鹽，再進(jìn)行后續(xù)的處理。

2.3.4 內(nèi)電解法

內(nèi)電解法主要是通過鑄鐵屑、活性炭等構(gòu)建起的內(nèi)電解法反應(yīng)系統(tǒng)，能顯著提高廢水的可生化性，以便后面更好地進(jìn)行處理工作。這種方法應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于有良好的處理效果、操作便捷、成本低。實(shí)踐研究證明：通過內(nèi)電解法處理含有N，N-二甲基乙酰胺的工業(yè)廢水，首先要對(duì)活性炭顆粒性質(zhì)、鐵炭比、pH值等影響因素進(jìn)行嚴(yán)格控制，獲得最優(yōu)組合條件，然后再應(yīng)用到具體處理之中，提高廢水的可生化性，最后從中脫出95%左右的N，N-二甲基乙酰胺。此方法具有較高的脫出率。

2.4 物化分離技術(shù)

2.4.1 吸附法

吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分，在固體吸附劑表面利用分子引力或化學(xué)鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達(dá)到凈化廢水的目的。該方法主要適用于低濃度廢水的處理，要想確保處理效果，需保證吸附介質(zhì)與被吸附物質(zhì)相匹配。

2.4.2 膜處理方法

膜處理法作為一種全新的分離技術(shù)，具有節(jié)約能耗、分離過程沒有相變等優(yōu)勢(shì)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢水的凈化，還能回收有用物質(zhì)。目前，針對(duì)廢水的處理，可采用納濾、微濾、反滲透、電滲析等方式來實(shí)現(xiàn)膜分離。

2.4.3 精餾法

精餾法是借助物系間相對(duì)揮發(fā)度的不同來達(dá)到分離的目的。因?yàn)镹，N-二甲基乙酰胺具有很高的沸點(diǎn)，屬于混合物中的重組分，而水是混合物的輕組分，所以可通過蒸出大量的水來獲得高純度的N，N-二甲基乙酰胺。實(shí)踐研究證明：通過差壓熱耦合法來對(duì)N，N-二甲基乙酰胺進(jìn)行分離，可獲得顯著的節(jié)能效果。另外，雖然精餾過程能把消耗的能力轉(zhuǎn)變成分離的動(dòng)力，但是在傳質(zhì)、傳熱等環(huán)節(jié)往往會(huì)產(chǎn)生不可逆的有效能損失，為解決這一問題，需要在使用精餾法的過程中輔助一些節(jié)能技術(shù)，如：熱泵精餾、多效精餾、增設(shè)冷凝器或是混合系統(tǒng)等。

3 結(jié)論

綜上所述，由于N，N-二甲基乙酰胺廢水具有多樣性，所以在實(shí)際化工生產(chǎn)中需要結(jié)合廢水的濃度與不同的組成，采用最合適的回收處理方法，如：溶劑萃取回收工藝、化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)、物理轉(zhuǎn)化技術(shù)、物化分離技術(shù)等，以此來降低能耗，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和破壞，實(shí)現(xiàn)對(duì)DMAC廢水及其中部分成分的回收再利用，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，促進(jìn)化工生產(chǎn)的綠色可持續(xù)發(fā)展。