苯酚是造紙、煉焦、煉油、塑料、農(nóng)藥、醫(yī)藥合成等行業(yè)生產(chǎn)的原料和中間體。含酚廢水對(duì)人類的危害非常嚴(yán)重，因此，研究水中苯酚的去除非常必要。為進(jìn)一步提高對(duì)苯酚廢水的處理效率，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者苯酚廢水的處理做了大量的研究工作，并開(kāi)發(fā)出多種處理方法。本文詳細(xì)介紹一種含苯酚廢水處理方法——二氧化氯對(duì)苯酚廢水的處理。
二氧化氯的氧化能力強(qiáng)，是廣譜性殺菌消毒劑和優(yōu)良的漂白劑，可用于工業(yè)廢水處理[1]。筆者就二氧化氯對(duì)苯酚的氧化性能進(jìn)行初步探討，利用穩(wěn)定的二氧化氯水溶液對(duì)苯酚廢水進(jìn)行處理，并確定適宜的處理?xiàng)l件。
1 材料與方法
1．1 儀器和試劑
儀器：722型可見(jiàn)分光光度計(jì)、恒溫水浴鍋。試劑：重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(0．100 0 mol／L)、Na2S2Os溶液(0．101 4mol／L)、20％碘化鉀溶液、(1+5)硫酸、二氧化氯儲(chǔ)備液(48o．6 mg／L)、苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1．002 9 mg／L)、4一氨基安替比林溶液、緩沖溶液、鐵氰化鉀溶液、 so4(純)、蒸餾水。
1．2 試驗(yàn)方法配置
苯酚溶液100 mL，反應(yīng)溫度為(25±0．5)℃ ，加入二氧化氯，在反應(yīng)不同時(shí)間后取樣進(jìn)行分析。苯酚濃度采用4一氨基安替比林直接光度法測(cè)定[2]；二氧化氯濃度的測(cè)定采用連續(xù)碘量法[3]。
2 結(jié)果與討論
2．1 反應(yīng)時(shí)間和初始濃度對(duì)苯酚去除率的影響
配置不同苯酚初始濃度的水溶液，反應(yīng)溫度為(25±0．5)℃，加入二氧化氯(10 mg／L)，在反應(yīng)不同時(shí)間后取樣進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示。
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在苯酚初始濃度為4,6 mg／L時(shí)，在開(kāi)始2—3 min，苯酚濃度下降很快，苯酚去除率達(dá)到82％左右，而苯酚濃度達(dá)到8mg／L時(shí)，則在反應(yīng)6 min時(shí)才達(dá)到相同驅(qū)除率，水溶液中苯酚濃度高時(shí)，反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，并且消耗掉一定量的二氧化氯，影響了苯酚的去除。初始濃度為8 mg／L的苯酚溶液，在反應(yīng)20 min后，去除率達(dá)到93％，這說(shuō)明二氧化氯用量是決定苯酚去除率的主要因素，也說(shuō)明對(duì)苯酚的去除是十分有效的。
在相同條件下，初始濃度低的溶液苯酚降解速率更快。苯酚濃度隨降解時(shí)間的變化可用表觀一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)關(guān)系式來(lái)表示：In(Co／C)=kt；式中，k為表觀一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)；t為反應(yīng)時(shí)間。擬合結(jié)果表明，苯酚初始濃度8,6、4mg／L時(shí)，對(duì)應(yīng)的表觀一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)k分別為0．606 5,0．887 3、0．976 6；R 分別為0．993 4、0．935 6、0．896 8。
2．2 處理溫度對(duì)苯酚去除率的影響
廢水處理溫度的高低，直接影響著處理裝置的復(fù)雜程度和處理費(fèi)用。若要求處理溫度較高時(shí)，處理低溫廢水就需要加熱設(shè)施，這不僅使處理裝置復(fù)雜和處理操作麻煩，而且也增加了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。處理時(shí)間為20 min，考察處理溫度對(duì)去除率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。隨處理溫度的升高，苯酚去除率提高，但影響不大，在l0℃時(shí)，處理20min，苯酚的去除率達(dá)87％以上。這表明利用二氧化氯處理含酚廢水不要求高的處理溫度，不必增添加熱設(shè)施，低溫下也有較好的處理效果。
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利用二氧化氯水溶液進(jìn)行苯酚廢水處理，不僅方便、安全，操作也十分簡(jiǎn)單，直接將其按一定量加入廢水中，攪拌均勻，維持一定的處理時(shí)間，即可達(dá)到良好的處理效果，不存在二次污染。處理1 nag苯酚廢水：二氧化氯加入量為2．5～ 3．0mg、廢水pH值<8、廢水處理時(shí)間>30 min、廢水處理溫度為室溫。
下面我們?cè)俳榻B一下工業(yè)上含苯酚廢水處理的流程：
（1）從工業(yè)廢水與苯進(jìn)入設(shè)備Ⅰ得到苯酚、苯的溶液與無(wú)酚工業(yè)廢水（此廢水可以排放），說(shuō)明在設(shè)備Ⅰ中進(jìn)行的是萃取，利用苯與苯酚具有相似的結(jié)構(gòu)，將苯酚從工業(yè)廢水里抽提出來(lái)，用分液的方法將下層的工業(yè)廢水放出排放，上層的苯酚苯溶液進(jìn)入設(shè)備Ⅱ。
（2）盛有苯酚苯溶液的設(shè)備Ⅱ中注入氫氧化鈉溶液，此時(shí)，具有酸性的苯酚跟氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)，生成苯酚鈉和水
苯酚鈉是離子化合物，易溶于水中。伴隨上述化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，在設(shè)備Ⅱ中的液體分為兩層，上層是苯層，下層是苯酚鈉的水溶液（即設(shè)問(wèn)中的物質(zhì)A），上層的苯通過(guò)管道送回設(shè)備Ⅰ中繼續(xù)萃取工業(yè)廢水中的苯酚，循環(huán)使用，下層的苯酚鈉（A）溶液進(jìn)入設(shè)備（Ⅲ）。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
（3）在盛有苯酚鈉溶液的設(shè)備Ⅲ中，通入過(guò)量的二氧化碳?xì)猓@兩種物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成苯酚和碳酸氫鈉，這個(gè)化學(xué)實(shí)質(zhì)是弱酸鹽與“強(qiáng)”酸發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)（的酸性比苯酚的酸性強(qiáng)），化學(xué)方程式如下：
在析出的苯酚中含有微量水，呈油狀液體，沉于設(shè)備Ⅲ液體的下層，經(jīng)分液后再精餾可得苯酚。上層液體B是溶液，經(jīng)管道輸送進(jìn)入設(shè)備Ⅳ。
（4）盛有碳酸氫鈉溶液的設(shè)備Ⅳ中，加入生石灰（CaO），生石灰與碳酸氫鈉溶液里的水化合變?yōu)槭焓�，與發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成和沉淀，化學(xué)方程式如下：
若把上述兩個(gè)反應(yīng)合并寫為下式：
同樣正確。溶液與沉淀通過(guò)過(guò)濾分離。
反應(yīng)所得溶液，通過(guò)管道進(jìn)入設(shè)備Ⅱ，循環(huán)使用；所得沉淀進(jìn)入設(shè)備Ⅴ。
（5）在設(shè)備Ⅴ中的原料是固體，所得的產(chǎn)品是氧化鈣和二氧化碳，由此可知，設(shè)備Ⅴ實(shí)質(zhì)應(yīng)是石灰窯，其中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：
反應(yīng)所得二氧化碳通入設(shè)備Ⅲ，反應(yīng)所得氧化鈣進(jìn)入設(shè)備Ⅳ。
綜上所述，在含苯酚工業(yè)廢水提取苯酚的工藝流程中，苯、氧化鈣、氫氧化鈉、二氧化碳4種物質(zhì)均可以循環(huán)使用，理論上應(yīng)當(dāng)沒(méi)有消耗。
