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合成革厂废水回收DMF的方法

作者:洛哈斯水处理 时间:2024-01-16 18:21:13 点击:

DMF化学性质比较稳定,难以进行生物降解,那是一种极性溶剂,被称为万能溶剂。它一般仅仅是作为载体溶剂,在进行实验过程时,它不与其他的化学物质发生相应的化学反应,同时在生产过程中DMF的损耗几乎没有,因此它可以全部进入生产的化学废水当中,所以我们必须重视DMF废水的处理问题,如果不对废水进行处理,那么对环境造成的危害是不可估量的。并且DMF对人体也有一定的危害,它可以通过进入人体的呼吸道以及消化系统中等方式进入人体内,因而极其容易使人类患有癌症等疾病。在当今社会中,我国处理合成革废水中的DMF的方法有以下几种,主要是物化法,生物法以及水解法等,他们可以回收DMF或者是破坏DMF结构,防止其对环境和人体造成危害。

一、物化法

使用物化法回收DMF是常见的一种废液处理方法,它不仅节约时间,而且降低经济成本。在工业上常常使用活性炭吸附废物或者是用蒸馏的方法提取出纯净物。

1.蒸馏法。

蒸馏法常常用来分离纯净物和废弃液体。使化学废水达到提纯液态有机化合物的目的。蒸馏法的实验操作原理是使用且合理的利用液体混合物中各化学物品部分成分的挥发程度差异,从而在相同的温度下,实现有一部分液体可以汽化,并且随着冷凝管达到部分冷凝状态,最终实现不同杂质液体混合物的分离。蒸馏法分离的方法通常用来实现挥发性物质以及不具有挥发性的物质的分离,也可以利用不同物质之间的沸点不同,从而达到进行分离的作用以及有色的杂质之间的颜色不同实现物质分离,总体来说它属于一种传质分离的活性单元操作方法。

2.精馏法。

精馏回收是国内经常使用的处理合成革中DMF的方法。气液热平衡关系的差异是精馏法的基础。气液刚开始接触时是不平衡的,液相中易挥发的组成成分会向气象中转移,直到两者达到平衡为止,每层塔上都会有热量的传递,气液在塔中会逆流接触,经过部分冷凝后,得到纯度比较高的DMF。精馏法分为单塔常压精馏和单塔真空精馏,单塔常压精馏的操作过程相对的简单,工厂投入资本较低,只要保证了精馏塔的操作严谨度,DMF的回收率就可以得到保障。但是在高温情况下,DMF很容易出现水解,影响其净化的纯度,会产生甲酸和二甲胺,甲酸会腐蚀设备,并且二甲胺带有恶臭气体,会对人体造成伤害,可能会造成二次的环境污染。真空精馏法的重点是降低操作的压力,来达到DMF分解的效果,操作方法的能源消耗非常大,会增加工厂投入成本。三效蒸馏法有三级减压塔,从塔顶蒸馏出来的蒸汽会传送给二级减压塔,二级减压塔传送出来的蒸汽会供给给二级减压塔,二级减压塔的蒸汽会提供给一级减压塔再沸器,这样就节省了热能的消耗。三效减压塔新工艺利用了国内现有的低压蒸气为传媒,可以使三塔回收效率达到80%左右,而有效的减少了传统三塔精馏塔的投入成本,提高DMF的处理效率。

3.常压分馏法。

合成厂中的废水含有大量的DMF,工厂常常使用常压蒸馏法处理废水。DMF常压分馏对精粹塔的效率要求较高,只要精粹塔基础设施达标,操作步骤严谨,那么DMF的回收率可以保持在90%左右。但是提取工艺中必须要注重DMF的特性。DMF在酸碱环境和高温环境下容易分解,所以蒸馏前必须要对DMF进行酸碱中和处理,温度越高,压强越高,DMF的分解越快,因此常常采用减压蒸馏方法对其进行处理。

4.减压蒸馏法。

减压蒸馏法回收DMF的总体回收率可高达95%,回收纯度非常大,有的甚至达到98%左右。减压蒸馏法符合DMF特性,可以防止其高压分解。但是它的操作过程比较复杂,容易受到真空度等因素的影响。另外在使用减压蒸馏法之前,必须对蒸馏系统进行密封性检测。

5.水蒸气蒸馏法。

利用水蒸气蒸馏法回收的DMF纯度不高,浪费资源较多,回收效果往往不佳。工厂要想提高萃取的纯度,就必须要增加萃取剂的用量,或者进行多次萃取实验,这显而易见会增加工厂的经费成本,操作难度较大。JLNAVIA这种蒸馏方法解决了水蒸气蒸馏法的缺陷,它不需要额外的溶剂,因此减少了经费成本,适用于工厂进行DMF处理操作。

6.活性炭吸附法。

活性炭吸附法可以利用活性炭的吸附作用吸附固体表面杂质来净化废水,并且饱和的吸附活性炭必须做进一步的化学处理,避免造成环境污染。低浓度的DMF可以利用活性炭进行吸附,再将饱和的活性炭介质用CH2C2进行回收。活性炭吸附法操作步骤简单,回收效果较好,便于工厂进行操作。但是脱附液的合理处理问题目前还有待进一步的探究。

二、生化法

1.好氧降解法。

自然界中存在的许多有机物可以分解生产革中产生的DMF废水。科学家通过研究点DMF在不同环境下的降解速度得出了结论:好氧环境中的DMF降解速度明显高于氨气的产生速度,然后科学家们用好氧生物降解法来降解生产革中产生的DMF废水,结果显示DMF的吸收率达到了95%左右,这个结果表明经过好氧降解法降解后的废水可以达到国家废水排放的标准。因此我们工厂可以用生物降解法处理含有DMF的高浓度废水。

2.优化菌种处理法。

在自然界中受到污染的环境中可以分离提取到一些细菌和真菌等,把他们富集起来进行培养可以用来降解废水。曾经有实验表明,合成革厂附近经过工业废水污染的土壤中的微生物或者是泥土含有可以降解DMF的菌种。他们可以将DMF作为碳,氮源去除。光合细菌也可以处理的合成革废水,在好氧的条件下保持ph值在7.5~9左右以及适宜的温度条件,经过5天的处理后,DMF去除率可以高达95%在有氧的条件下,DMF被二甲基甲酰胺酶水解成DMAHCOOH。科学家应该为微生物选择合适的生物降解环境,根据DMF降解的特性开发出新的降解技术,并且致力于培养高效降解的生物菌群和生物酶分析DMF降解途径。

三、化学法

化学法的反映环境必须是在碱性环境中,向合成革厂废水中放入氢氧化钠,其中的污染物DMF会发生化学反应,生成DMA和甲酸盐,然后用富集空气焚烧将DMA清除,进行焚烧是最终产生的是氮气和二氧化碳,剩余的甲酸盐可以通过生物法的方法处理。化学法反应焚烧时候需要消耗大量的热,因此此种方法处理DMA需要的经费成本较高,有可能会造成二次的空气污染。对化学法进行改进之后,可以将二甲胺进行高效的回收处理,DNA也可以用水静态或冷凝,盐酸等方法进行吸收,回收率高达100%,生成的盐酸二甲乙胺的纯度非常高。使用化学法处理工厂生成的DMF废水,对反应条件要求不高,反应温度温和并且分解的非常彻底,并且操作方法简便,适合于工业化生产中大面积应用。

化学法的主要原理是在碱性的环境下进行,水解在碱的环境作用下,DMF可以分解为甲酸盐以及二甲胺。利用碱性环境水解的方法,处理质量分数较低的DMF,合成铬的废水可以将DMF转为DMA。随后使用鼓空气,将DMA排出流程反应体系,同时在实验的出口处需要使用盐酸和水对反应废物进行吸收,同时使用冷凝方法进行回收。通过实验结果可以看出:在60℃的时候,DMF和氢氧化钠完全反应,同时对反应进行气脱30分钟,DMA可以完全进行分解,同时鼓出来的DMA可以用三种方法进行回收。分别是水静态吸收,此方法的吸收效率很高,可以达到95%。此外是冷凝进行回收,它的回收效率较低,仅可达到81%,最后一种方法是盐酸进行吸收,回收效率可以达到100%,但是生成的盐酸二甲胺废物必须要通过进行精制实验进行回收,其操作过程路线繁长。

四、吹脱法处理DMF中二甲胺

工厂合成革废水中的DMF主要成分就是二甲胺,因此二甲胺的回收工艺非常重要。当对二甲胺进行吹脱的实验时,必须要求是碱性环境,温度升高,增加喷淋的强度,这是适合二甲胺吹脱的最佳工艺条件。二甲氨的水溶液是呈碱性状态的,它的溶解度大小受溶液酸碱程度的影响。当碱性越强时溶解度越小。因此实验过程中要适当的增加碱性溶液的含量,但是如果碱性溶液太多的话会腐蚀设备,也会增加工艺流程的操作成本,并且处理二甲胺后的废水含有腐蚀性后期难以处理,容易对环境造成危害。

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1.二甲胺的吹脱。

二甲胺是一种呈碱性的气体,沸点比较低,一般可以采用空气吹脱法处理DMF产生的二甲胺。二甲胺的溶解度降低,容易从沸水中脱离出来,适当的控制塔顶的气体温度就会使二甲胺排出塔外被盐酸溶液吸收,然后经过结晶后得到固体二甲胺,然后再利用重结晶的方法得到纯净的二甲胺的产品,这种方法去除废水中二甲胺的效率非常高,可以有效避免二甲胺的污染。二甲胺的溶解度受温度影响很大,温度升高时它在水中的溶解度会明显下降。采用热空气吹脱二甲胺,就是利用它的这个特性。通过实验可以看出来,当温度升高时,二甲胺的去除率也会升高,温度达到100℃时,二甲胺的去除率可以达到95%左右,所以温度100℃是热空气吹出二甲胺的最佳温度。强度直接影响到汽液接触的充分程度,当喷淋强度增大时,废水处理量也可以增多,但是过大的喷淋强度也会增加塔体的阻力,增加气体的消耗,所以二甲胺的净化效果也会变差。如果喷淋强度过小的话,不满足气液传质的条件,那么净化效率就会大大的降低。根据多次实验表明制作塔的喷淋强度保持在2.53.5m3/(m2h)效果是最佳的。

当其他因素条件不变时喷淋量增大,会导致填料层的空隙率减少,这时空气塔的传质率也会变小。在二甲胺吹脱过程中,适当的增大气量可以增大二甲胺的传质效率,二甲胺去除率明显提高。在实验中通过。实验中,在100℃条件下,碱液浓度为0.5mol/L时,探究不同的气液比DMF中二甲胺去除效率的影响。一开始二甲胺的去除效率会随着气液比的升高而升高,但是当气液比到达一定的高度之后,再增加气液比,二甲胺的去除效率,几乎不受其影响,但是消耗程度会增大,这意味着工厂会增加更多的资金投入。经过大量的数据对比,发现气液比在3000~4000范围内,其吹脱效果最好,并且能耗比例也比较低,这时二甲胺的去除效率可以达到95%以上,完全符合国家的废气排放标准。

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2.二甲胺的吸收。

二甲胺的吸收通常是采用化学吸收法。盐酸可以彻底吸收吹脱出的二甲胺,二甲胺经过净化后又可以再次出售,可以节约公司的经济成本。这种方法不但可以治理废水,还可以为公司创造经济收益,是适合合成革厂DMF废水处理的创新新方法。采用气体吹脱最佳条件是酸碱浓度为0.5mol/L,温度保持在100℃左右,气液比为3000~4000。这样排放的废水二甲胺质量分数可以控制在国家废水排放标准范围内。

DMF中还有大量的二甲胺恶臭气体,目前合成革厂都会将其送入锅炉中进行燃烧。但是其燃烧需要的温度较高,会造成大量的能量消耗,增加工厂承担的经费成本。二甲胺燃烧后会产生一氧化氮气体,它会与水反应生成亚硝酸和硝酸,对于工厂的净化设备有腐蚀的影响,另外有可能排入空气中形成酸雨,对环境造成危害。二甲胺可以作为化工原料进行生产,如果进行单纯燃烧处理的话,会造成资源的浪费,所以有效的处理DMF中二甲胺的方法就是空气吹脱法和盐酸吸收法,这是在工厂中处理二甲胺最有效率的回收工艺方法。

五、结束语

我国现阶段合成革工业发展态势较好,一般对浓度较高的DMF废水采取的是回收的方法,对于较低浓度的DMF废水一般采用降解法。我们可以利用吸附法,萃取法,化学法,生物法等方法的结合处理DMF,达到废水资源的合理利用和回收的结果。(来源:浙江陕鼓能源开发有限公司)

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