申請日2015.07.07
公開(公告)日2015.11.04
IPC分類號B01D11/04; C07C209/86; C07C211/47; B01D61/36
摘要
本發(fā)明涉及一種膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝置和方法，首先將含有鄰甲苯胺的廢水輸送至硅橡膠萃取膜管中，硅橡膠萃取膜管置于酸性的萃取液中，廢水中的鄰甲苯胺能夠穿過硅橡膠萃取膜管的管壁進(jìn)入萃取液并反應(yīng)生成鄰甲苯胺離子，剩余部分經(jīng)硅橡膠萃取膜管的出口排出，進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放或后處理;在萃取液中的鄰甲苯胺離子濃度超過預(yù)設(shè)值時，取出萃取液并在其中加入堿液得到回收濃縮的鄰甲苯胺。本發(fā)明中萃取液呈酸性，與弱堿性的鄰甲苯胺反應(yīng)生成無法透過硅橡膠萃取膜管的鄰甲苯胺離子，避免鄰甲苯胺再次回到廢水中，可以分離濃縮大量鄰甲苯胺，傳質(zhì)速度較快，利于工業(yè)處理和濃縮回收鄰甲苯胺，萃取液的用量極少。
權(quán)利要求書
1.膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的方法，其特征在于：首先將含有鄰甲苯胺 的廢水輸送至硅橡膠萃取膜管中，硅橡膠萃取膜管置于酸性的萃取液(1)中，廢水中的鄰甲 苯胺能夠透過硅橡膠萃取膜管的管壁進(jìn)入萃取液并反應(yīng)生成鄰甲苯胺離子，剩余部分經(jīng)硅橡膠 萃取膜管的出口排出，進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放或后處理;在萃取液中的鄰甲苯胺離子濃度超過預(yù)設(shè)值時， 取出萃取液并在其中加入堿液得到回收濃縮的鄰甲苯胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的方法，其特征在于： 萃取液(1)的pH值始終小于或等于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的方法，其特征 在于：萃取液(1)采用HCl溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的方法，其特征在于： 廢水和萃取液(1)的溫度均為20～60℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的方法，其特征在于： 廢水先經(jīng)過過濾處理，然后再輸送至硅橡膠萃取膜管中，流速為15～60L/h。
6.膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝置，其特征在于：包括用于填充酸性萃 取液(1)的反應(yīng)槽(6)，在反應(yīng)槽(6)內(nèi)安裝有浸在萃取液(1)中的硅橡膠萃取膜管，硅 橡膠萃取膜管的入口端和出口端均延伸至反應(yīng)槽(6)的外部，且入口端連接廢水輸送裝置， 出口端連接回收裝置或后處理排放裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝置，其特征在于： 反應(yīng)槽(6)內(nèi)安裝有加熱器和若干個攪拌器(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝置，其特征在于： 硅橡膠萃取膜管是通過硅橡膠管接頭(4)將若干段硅橡膠管(5)連接形成的卷繞式結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝置，其特征在于： 硅橡膠管接頭(4)固定在支架(2)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、8或9所述的膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝置，其 特征在于：硅橡膠萃取膜管的材質(zhì)采用聚二甲基硅氧烷，內(nèi)徑為3～5mm，管壁厚度為2～3mm。
說明書
膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中鄰甲苯胺的裝 置和方法。
【背景技術(shù)】
鄰甲苯胺是有機化工原料之一，在農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、香料等很多行業(yè)中應(yīng)用廣泛。在染 料工業(yè)中，鄰甲苯胺可以作為染料中間體生產(chǎn)出多種染料和有機顏料，而鄰甲苯胺廢水是典型 的難降解有機廢水，其中不僅含有大量的有機污染物，而且由于染料析出工段需要大量無機鹽， 廢水中也含有濃度相當(dāng)高的無機鹽;同時，在鄰甲苯胺生產(chǎn)過程中，有大量高濃度鄰甲苯胺廢 水排出，此廢水不僅量大而且COD值很高。這些廢水都具有濃度高、毒性大、難以生物降解 的特點，如果不加以有效治理而排放，會嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，危害人們的身體健康。
目前處理芳香胺類有機中間體廢水的研究較多，但針對鄰甲苯胺廢水治理方法的報道仍舊 較少。Anotai J等人研究了鄰甲苯胺在Photo-Fenton高級氧化技術(shù)中的降解過程，但該技術(shù)處 理條件十分苛刻，反應(yīng)過程中需要大量的H2O2，成本很高，因此現(xiàn)階段無法實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè) 應(yīng)用;國內(nèi)，朱兆連等用樹脂吸附法回收廢水中的鄰甲苯胺取得了很好的成效，鄰甲苯胺去除 率高達(dá)99%，然而此方法運行效率較低，廢水流速僅為10mL/h，同時樹脂再生脫附困難，提 高了處理成本，且一般吸附法只能用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理;此外，王廷風(fēng)、 包益國采用鄰硝基甲苯溶液萃取廢水中的鄰甲苯胺，萃取液直接回用于鄰甲苯胺生產(chǎn)，實現(xiàn)了 鄰甲苯胺的回收與資源化利用，但此方法中處理條件不易控制，多種因素都會造成廢水處理效 果變差，傳統(tǒng)液液萃取法會產(chǎn)生萃取液與料液相互混合、不易分離的缺點。為了解決上述問題， 開發(fā)新型高效低廉的處理方法十分必要。
固體膜萃取技術(shù)是一種是用于液(氣)體混合物分離的一種新型膜技術(shù)，它是利用組分通 過致密膜溶解和擴散速度不同實現(xiàn)分離的過程，可以避免傳統(tǒng)溶劑萃取液滴分散、溶劑夾帶等 問題。其中均質(zhì)無孔硅橡膠是膜萃取技術(shù)中的重要膜材料，硅橡膠對某些有機物有選擇透過性， 并且有高傳質(zhì)比表面積，已有研究將硅橡膠膜用于某些有機廢水的處理，包括苯甲酸、苯、甲 苯、苯酚、乙醇、丁醇、丁酮、醋酸和醋酸乙酯的分離與回收，但傳統(tǒng)的萃取液一般為流動式， 不僅用量大，無法對有機物進(jìn)行濃縮，且根據(jù)分配系數(shù)不同，需進(jìn)行多次重復(fù)萃取才能將溶質(zhì) 從溶劑中完全萃取出來;而且可以發(fā)現(xiàn)在相同條件下，不同有機物在硅橡膠膜中的去除率和回 收率相差很大，膜萃取技術(shù)并非對所有有機物均具有高處理效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種膜萃取回收濃縮鄰甲苯胺廢水中 鄰甲苯胺的裝置和方法，能夠?qū)︵徏妆桨肪哂泻芎玫娜コ饔�，提高鄰甲苯胺的去除率，同時 在去除過程中即可對有機物進(jìn)行濃縮回收。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明裝置采用如下技術(shù)方案：
首先將含有鄰甲苯胺的廢水輸送至硅橡膠萃取膜管中，硅橡膠萃取膜管置于酸性的萃取液 中，廢水中的鄰甲苯胺能夠透過硅橡膠萃取膜管的管壁進(jìn)入萃取液并反應(yīng)生成鄰甲苯胺離子， 剩余部分經(jīng)硅橡膠萃取膜管的出口排出，進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放或后處理;在萃取液中的鄰甲苯胺離子 濃度超過預(yù)設(shè)值時，取出萃取液并在其中加入堿液得到回收濃縮的鄰甲苯胺。
進(jìn)一步地，萃取液的pH值始終小于或等于2。
進(jìn)一步地，萃取液采用HCl溶液。
進(jìn)一步地，廢水和萃取液的溫度均為20～60℃。
進(jìn)一步地，廢水先經(jīng)過過濾處理，然后再輸送至硅橡膠萃取膜管中，流速為15～60L/h。
本發(fā)明裝置的技術(shù)方案是：包括用于填充酸性萃取液的反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽內(nèi)安裝有浸在萃 取液中的硅橡膠萃取膜管，硅橡膠萃取膜管的入口端和出口端均延伸至反應(yīng)槽的外部，且入口 端連接廢水輸送裝置，出口端連接回收裝置或后處理排放裝置。
進(jìn)一步地，反應(yīng)槽內(nèi)安裝有加熱器和若干個攪拌器。
進(jìn)一步地，硅橡膠萃取膜管是通過硅橡膠管接頭將若干段硅橡膠管連接形成的卷繞式結(jié) 構(gòu)。
進(jìn)一步地，硅橡膠管接頭固定在支架上。
進(jìn)一步地，硅橡膠萃取膜管的材質(zhì)采用聚二甲基硅氧烷，內(nèi)徑為3～5mm，管壁厚度為2～ 3mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
本發(fā)明方法中通過將含有鄰甲苯胺的廢水輸送至硅橡膠萃取膜管中，廢水中的鄰甲苯胺 將穿過硅橡膠萃取膜管的管壁，進(jìn)入硅橡膠萃取膜管外的萃取液中，與其它物質(zhì)進(jìn)行分離，因 為萃取液呈酸性，將與弱堿性的鄰甲苯胺反應(yīng)生成鹽，在萃取液中將以鄰甲苯胺離子形式存在， 該離子無法透過硅橡膠萃取膜管的管壁再次回到廢水中，所以，本發(fā)明中萃取液中鄰甲苯胺的 濃度幾乎為零，極利于廢水中的鄰甲苯胺在濃度差的推動下溶解擴散過膜，再被萃取液吸收形 成不能透過膜的鄰甲苯胺離子，鄰甲苯胺離子被大量濃縮，并有效防止鄰甲苯胺離子在硅橡膠 萃取膜管內(nèi)外的濃度差下反向萃取，有效分離出鄰甲苯胺，廢水中鄰甲苯胺的去除率達(dá)94% 以上;同時，萃取液呈酸性將與鄰甲苯胺迅速反應(yīng)，降低萃取液中的鄰甲苯胺濃度，有效提高 對鄰甲苯胺的吸收效率，傳質(zhì)速度較快，利于工業(yè)生產(chǎn)和處理;本發(fā)明在分離的同時對鄰甲苯 胺離子進(jìn)行了濃縮，萃取液的用量極少，萃取液中的鄰甲苯胺離子達(dá)到一定濃度后，可以在其 中加入堿液，簡單處理即可回收得到鄰甲苯胺，回收率也可達(dá)到90%以上;而處理后的廢水在 達(dá)標(biāo)后可以直接進(jìn)行排放，或者進(jìn)行后處理，利于后續(xù)回收，促進(jìn)清潔生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率， 同時硅橡膠價廉易得、性質(zhì)穩(wěn)定，可大幅降低污水處理成本。
進(jìn)一步地，本發(fā)明中萃取液pH值始終小于或等于2，鄰甲苯胺在萃取液中均以離子形態(tài) 存在，傳質(zhì)推動力大，利于去除廢水中的鄰甲苯胺。
進(jìn)一步地，本發(fā)明中廢水和萃取液的溫度均為20～60℃，吸收效率高，同時在該溫度下， 硅橡膠萃取膜管的使用壽命長，分離性能高。
本發(fā)明采用硅橡膠膜管作為反應(yīng)裝置的主要膜材料，利用其對鄰甲苯胺有選擇透過性的 特點，對廢水中的鄰甲苯胺進(jìn)行去除和回收，實現(xiàn)了鄰甲苯胺與廢水的分離，且硅橡膠價廉易 得，性質(zhì)穩(wěn)定，作為一種致密膜材料避免了普通膜處理技術(shù)中易阻塞、壽命短的缺點。本發(fā)明 裝置操作簡便，易于控制，便于回用鄰甲苯胺，以達(dá)到降低處理成本，促進(jìn)清潔生產(chǎn)的目的。
進(jìn)一步地，本發(fā)明通過設(shè)置加熱器，能夠?qū)U水和萃取液進(jìn)行加熱，利于提高吸收效率， 通過設(shè)置攪拌器，利于傳熱和傳質(zhì)均勻。
進(jìn)一步地，本發(fā)明通過采用分段式的卷繞式結(jié)構(gòu)的硅橡膠萃取膜管，與萃取液的接觸面 積大，占地小，且利于提高吸收效率，同時，避免部分硅橡膠萃取膜管堵塞或損壞后不易更換 的問題。
進(jìn)一步地，本發(fā)明通過采用聚二甲基硅氧烷，其對鄰甲苯胺的透過率高，且傳質(zhì)速率快。
