CN105293757A - 预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预处理含高浓度汞的蒽醌中间体废水的新方法。首先，利用金属分级还原处理高浓度汞，实现去除蒽醌中间体废水中高浓度汞的目的；其次，借助萃取法有效地分离和浓缩了蒽醌中间体，为后续的回收、再利用和深度处理等提供了可靠的技术保证。此外，本发明的预处理含高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，巧妙地耦合了还原-萃取处理单元，具有投资少、流程短、易控制和效率高等优点，是一种可规模化推广处理染料工业废水的新方法。

Description

预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法

技术领域

本发明涉及染料工业废水处理领域，尤其是含汞的蒽醌类中间体废水的预处理，其内容涵盖通过还原-萃取耦合法分级去除废水中高浓度汞和萃取蒽醌中间体，为后续的回收、再利用和深度处理等提供可靠的技术保证。

背景技术

随着我国高档染料和有机颜料等产品的快速发展，对蒽醌系列中间体的需求与日俱增。其中2005-2010年间平均增长率接近20％，2010年的消费量已达40,000吨，这是因为它是生产高档染料和有机颜料不可缺少的重要原料。但是，在合成蒽醌系列中间体过程中因使用硫酸汞(HgSO₄)作为定位剂，从而导致排水中不仅Hg(II)浓度高，而且还具有强酸性、高COD和高盐量等特点，无法采用常规水处理工艺有效地控制与治理。因此，开发一种行之有效的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法已势在必行，且刻不容缓。

目前处理含汞废水的主要技术有硫化物法、离子交换法、活性炭法和金属还原法等。其中硫化物法需使用大量硫化碱，且难以沉淀；离子交换法和活性炭法处理成本高，不适用于高COD含汞废水；金属还原法是迄今为止被公认的有效处理法，然而其成本高，需合理地调控和选择。

处理高COD和高盐工业废水的方法主要包括高级氧化法、电化学法和物理化学法等。其中物理化学法中的萃取法可有效地处理高COD工业废水，如萃取法减排PTA废水COD(CN102910761A)、搅拌萃取塔-反萃塔处理高COD废水组合装置及工艺(CN102942235A)和一种分离提纯有机物的方法(CN104330673A)等。

发明内容

本发明致力于开发一种预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，即将金属还原法和萃取法巧妙地耦合，有效地降低排水中Hg(II)浓度、COD和色度，为废水减排及其资源化提供了可靠的技术保证。本发明的预处理新方法凸显工艺流程短、易控制和处理效果高等优点。

本发明的预处理新方法针对高浓度汞、无机酸和蒽醌中间体废水，其主要水质指标为：Hg(II)为955.12～1000.0mg/L；COD为67000.0mg/L；pH＜0.1；色度为2500倍(稀释倍数)，且呈深黑棕色。

本发明的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，主要包括：第1步，利用金属分级还原废水中的Hg(II)；第2步，借助萃取法去除蒽醌中间体，从而显著地降低废水COD，其过程涵盖以下内容：

1)将高浓度汞的蒽醌中间体废水注入密封反应器中，于常温下分次投加10.0-30.0g/L金属(M)，强烈搅拌6-12小时后过滤，泥水分离，上述过程至少重复3次；

2)过程1)中M总投加量应低于～44.0g/L，累计搅拌时间不少于20小时，搅拌速度应控制在500-700r/min之间；

3)分别收集1)中经3次还原处理后的滤液和污泥；

4)过程1)中当高浓度汞废水与M接触时，Hg(II)与M之间发生电子转移，其相应的反应式如下：

M⁰+Hg²⁺→M²⁺+Hg↓(a)

M⁰+H⁺→M²⁺+H₂↑(b)

Hg²⁺+H₂→2H⁺+Hg↓(c)

Hg²⁺+2e→Hg(d)

Hg²⁺+e＝Hg⁺(e)

2Hg⁺＝Hg²⁺+Hg(f)

2Hg⁺+2Cl^-＝Hg₂Cl₂(g)

Hg₂Cl₂+2e＝2Hg+2Cl^-(h)

蒽醌中间体-e→不溶性蒽醌中间体(i)

5)过程1)收集的滤液仍为深黑棕色的强酸性液体，而泥饼呈深棕色，可能的主要成分依次为：Hg、Hg₂Cl₂H₂O、NaHg_n、HgCl₄和(HgCl)₂O等；

6)复合萃取剂制备：将络合剂与稀释剂按一定体积比配成复合萃取剂，即复合萃取剂＝稀释剂∶络合剂＝1∶5(v/v)之间；

7)将过程1)滤液与复合萃取剂等体积混合10-30分钟，静置0.5-1小时后油水分离，即约90-96％蒽醌中间体被浓缩于复合萃取剂中，其反应式如下：

RSO₃H+R′₃N→RSO₃HNR′₃(j)

8)将浓缩蒽醌中间体的复合萃取剂等体积与质量分数为5-20％反萃剂混合10-30分钟，静置0.5-1小时后油水分离。其中，油相为再生复合萃取剂，可重复使用，水相为浓缩的蒽醌中间体废水，其间发生的离子交换反应如下：

RSO₃HNR′₃+OH^-→RSO₃ ^-+H₂O+R′₃N(k)

本发明所述的还原法去除高浓度汞，所用金属M为海绵铁、铁粉和铜粉中任意一种，优选铁粉；

本发明所述的萃取法，其搅拌速度应控制在100-700r/min之间；

本发明所述的萃取法去除蒽醌中间体，所用稀释剂为环己烷、苯和磺化煤油中任意一种，优选磺化煤油；络合剂为三辛胺、三烷基胺和三辛癸烷基叔胺中任意一种，优选三辛癸烷基叔胺；

所述的反萃剂为氢氧化钾、碳酸钠和氢氧化钠中任意一种，优先氢氧化钠；

本发明的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，其优势在于：(1)利用金属还原法去除高浓度汞的效率可达99％以上，不仅降低了废水的毒性，而且工艺易于控制，具有很高的安全性；(2)借助萃取剂可高效地回收废水中蒽醌类中间体，其回收率达到95％以上，满足了后续废水处理对COD的要求；(3)用碱液反萃取，其反萃率亦接近98％以上，可实现复合萃取剂的再利用。总之，本发明提供的新方法在染料工业废水处理领域具有广阔的应用前景和潜力。

附图说明

图1为本发明的总工艺流程图；

图2为高浓度汞去除效果图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明给予详实地描述，而所述实施方式的用途和目的仅用以支持本发明。

对某染料企业排放的废水取样，分析主要水质指标，其含量如下表所示：

除另作说明外，下面所有的实施例中均使用该废水作为进水水样。

实施例1，如附图1所示，在本发明的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法中，金属还原法按下述步骤进行：第1步，将高浓度汞的蒽醌中间体废水注入密封反应罐中，金属按每升废水分次加入10.0-30.0克，并充分混合6-12小时；第2步，上述混合液经板框过滤机过滤后得到1次滤液和1次滤饼，其滤液重复第1步处理直至汞去除率达到99.9％，而收集的滤饼集中作危险废物处置。

金属还原法处理后的废水指标列于表1中。

表1.金属还原法处理后的汞及去除率。

由表1可见，本发明中当实施金属分级还原后，废水中汞的去除率显著地提高，同时部分蒽醌中间体也随之脱除，表明金属的还原作用发挥了意想不到的协同效果。

实施例2，如附图1所示，在本发明的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法中，萃取法按下述步骤进行：第1步，将去除汞的蒽醌中间体废水与复合萃取剂以等体积送入萃取罐中，于不同温度混合10-30分钟，静置0.5-1小时完成油水分离，即获得1次萃取有机相和1次萃取水相；第2步，检测1次萃取水相的COD，评价萃取效果。

1次萃取后废水指标列于表2中。

表2.萃取后废水的COD及去除率。

由表2可知，本发明中当实施萃取处理时，1次萃取水相中COD由起初的451000mg/L降至1760.7mg/L，其去除率达到96％，表明各种蒽醌中间体的回收率亦达约96％，即从1次萃取有机相中可回收蒽醌中间体粗品。此外，1次萃取水相通过后续的蒸发系统可逐级回收无机酸，最终可实现废水的低排放。

实施例3，如附图1所示，在本发明的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法中，1次萃取有机相的再生按下述步骤进行：第1步，将1次萃取有机相等体积与与一定质量分数的碱液送入反萃取罐中，于常温下混合10-30分钟，静置0.5-1小时完成油水分离，即获得1次再生萃取剂和2次萃取水相；第2步，利用再生萃取剂继续萃取蒽醌中间体废水。

实施例4，将去除高浓度汞的蒽醌中间体废水与再生萃取剂以等体积送入萃取罐中，于常温下混合10-30分钟，静置0.5-1小时完成油水分离，即获得2次萃取有机相和1次萃取水相；第2步，检测1次萃取水相的COD为1810.0mg/L，其COD去除率达到95.9％，即再生萃取剂对蒽醌中间体的回收率亦可达96％，表明再生萃取剂可重复使用。

Claims (4)

1.预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，其特征在于，所发明的预处理新方法是：首先，利用金属分级还原蒽醌中间体废水中Hg(II)；其次，借助萃取法络合去除蒽醌中间体，从而显著地降低废水COD，实现了高效去除废水中汞和蒽醌中间体的目的。

2.根据权利要求1所述的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，其工艺过程如下：

(1)将高浓度汞的蒽醌中间体废水注入密封反应罐中，于常温下分次投加10.0-30.0g/L金属，强烈搅拌6-12小时，过滤，届时废水中绝大部分Hg(II)被去除，同时也有少部分蒽醌中间体随沉淀析出，致使废水COD有效地降低，上述过程至少重复3次；

(2)过程(1)中总金属投加量低于～44.0g/L，累计搅拌时间不少于20小时；

(3)借助萃取法去除废水中蒽醌中间体，其萃取剂按以下体积比配成复合萃取剂：

复合萃取剂＝稀释剂∶络合剂＝1∶5(v/v)之间

其中稀释剂选自环己烷、苯和磺化煤油中任意一种，优选磺化煤油；络合剂为三辛胺、三烷基胺和三辛癸烷基叔胺中任意一种，优选三辛癸烷基叔胺；

(4)将过程(2)中去除汞的蒽醌中间体废水与复合萃取剂等体积常温混合10-30分钟，静置0.5-1小时完成油水分离，即约90-96％蒽醌中间体被浓缩于复合萃取剂中；

(5)配制质量分数为5-20％反萃剂，将其等体积与复合萃取剂混合，于常温下搅拌10-30分钟，静置0.5-1小时完成油水分离，其中油相为再生复合萃取剂，可重复使用，水相为浓缩的蒽醌中间体废水；

(6)反萃剂为氢氧化钾、碳酸钠和氢氧化钠中任意一种，优选氢氧化钠。

3.根据权利要求2所述的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，其特征在于，将还原-萃取处理单元巧妙地耦合，实现了分级去除高浓度汞和蒽醌中间体的目的，为后续废水处理提供了可靠的技术支持。

4.根据权利要求3所述的预处理高浓度汞的蒽醌中间体废水新方法，其特征在于，所述的预处理新方法不仅彰显了投资少、流程短、易控制和效率高等优势，而且还避免使用大量碱剂，有效地降低了危险废物数量，对染料企业规模化预处理生产废水提供了行之有效的新方法。