CN107417538A - 一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺 - Google Patents

一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，特别是一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺。本发明在溴硝醇废弃母液结晶装置后增加靶向固定床吸附装置，通过靶向固定床吸附装置进行吸附，得到氢溴酸、溴化钠、硝基甲烷、三羟甲基硝基甲烷组成的过流液，经结晶后回收溴化钠，结晶浓缩形成的结晶母液供合成工艺重复利用，蒸发冷凝水经常规生化法污水处理装置处理，可以达标排放；吸附剂经层析后，蒸馏脱溶媒回用，釜残液得到高纯度溴硝醇，母液回用；吸附剂解吸后，蒸馏脱溶媒回用，釜残液得到高浓度1,2‑二溴‑2‑硝基‑1,3‑丙二醇。本发明降低了污染，实现了废物零排放；有效节约了溴硝醇废弃结晶母液的处理成本，产生了经济效益，并实现了清洁生产。

Description

一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产 工艺
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种生产废水的清洁生产工艺，特别是处理一种由硝基甲烷、甲醛、溴素合成溴硝醇所产生废弃结晶母液的方法。
背景技术
溴硝醇是一种广谱高效的工业杀菌剂，在水处理行业被广泛应用。溴硝醇可用来防止细菌和藻类在造纸、工业循环冷却水中的生长繁殖，同时可做粘泥控制剂，广泛用于造纸厂纸浆和循环冷却水系统。作为广谱高效的杀菌剂，能迅速穿透微生物的细胞膜，使细胞的正常氧化还原中止，从而引起细胞死亡。同时，它的分支还可以选择性的溴化或氧化微生物的特殊酶代谢物，最终导致微生物死亡。溴硝醇现行工艺均存在一定的不足，主要是结晶母液循环几次后，结晶产品不能达标使用，导致结晶母液的废弃并危害环境。溴硝醇的合成工艺应朝着绿色化和减排、提高收率，降低生产成本的方向发展。
目前，溴硝醇废弃结晶母液的处理方法，工业化可行的只有焚烧处理方法。由于溴硝醇废弃结晶母液中含有约15-30％溴硝醇，3-10％氢溴酸、溴化钠，2-6％硝基甲烷，2-6％三羟甲基硝基甲烷，0.5％1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇。焚烧处理时不仅会产生大量CO2，还会形成大量的NOX，增加了焚烧炉的尾气处理负荷和排放浓度，同时大量水需要预先采用传统蒸发的方法蒸出，不仅消耗大量能源，而且蒸出物中也会含有少量氢溴酸等，难以处理。上述问题使得在处理溴硝醇废弃结晶母液时，环保处理成本较高。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)靶向固定床吸附
将采用硝基甲烷、甲醛、溴素合成溴硝醇的工艺中，从浓缩结晶得到的结晶母液，经过靶向固定床吸附装置进行吸附，液相中的溴硝醇和1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇吸附到该装置中的树脂上，流下氢溴酸、溴化钠、硝基甲烷、三羟甲基硝基甲烷的过流液；
(2)层析解吸
采用醇溶液对已吸附饱和的靶向固定床吸附装置进行层析和解吸，得到层析液和解吸液；
(3)蒸馏
将步骤(1)得到的过流液采用普通蒸馏塔进行蒸馏，得到气相和釜残液，气相经冷凝后得到冷凝水，处理后再经生化处理，达标排放；
将步骤(2)得到的层析液和解吸液分别采用普通蒸馏塔进行蒸馏，得到气相和釜残液，气相经冷凝后得到醇，回到步骤(2)中循环使用；
(4)蒸发结晶
过流液蒸馏后的釜残液，冷却后结晶，得到的结晶母液循环利用，得到的纯溴化钠，通过酸化、氧化，使溴素循环利用；
层析液蒸馏后的釜残液，冷却结晶，得到溴硝醇；
解吸液蒸馏后的釜残液，冷却结晶，得到1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇。
所述步骤(1)中靶向固定床吸附装置的进料方式分为底部进料或顶部进料；靶向固定床吸附装置的吸附速度为0.5～1BV/H，吸附温度20～35℃。
所述步骤(2)中树脂被污染时采用碱溶液或碱和次氯酸钠的混合溶液对靶向固定床吸附装置进行强制再生，流下的废水经生化处理后，达标排放；或用酸溶液对靶向固定床吸附装置进行强制再生，流下的废水经生化处理后，达标排放。
所述步骤(2)中层析速度为：0.4～0.6BV/H，层析温度为20～35℃；解吸速度为0.4-0.6BV/H，解吸温度为20-55℃。
所述步骤(2)中层析时采用的醇为甲醇或乙醇中的一种，质量分数为0％～60％；解吸时采用的醇为甲醇或乙醇中的一种，质量分数为40％～100％；所述碱溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，质量分数为1％～2％；所述次氯酸钠溶液的质量分数为0.05％～1％。所述酸溶液中的酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种，质量分数为1％～2％。
所述靶向固定床吸附装置由若干组，每组规格相同的树脂柱组成，其中树脂柱中的大孔树脂是在大孔吸附树脂基材上进行涂层修饰而成，不同的修饰涂层进行改性，使其可对不同的有机物进行定向吸附。
所述大孔吸附树脂基材可为H-103型、XAD-1型、XAD-7型、HP-20型、CAD-30型、CAD-40型、CAD-45型、CAD-47型、HT-PA、HT-PB、HT-B、HT-312型、HT-1600型中的一种。
所述靶向固定床吸附装置设有两套，一套运行时，另一套进行再生。
可再生靶向吸附技术(RTA，Renewable Targeted Adsorption)，即通过高效吸附剂进行选择性定向吸附，脱除高浓度废水中的有机物，并实现废水的脱色、除味、降COD；对于吸附饱和的高效吸附剂，可以通过层析、解吸、强制再生工艺对其进行再生，达到循环使用的目的；针对层析、解析后得到的浓缩有机物，可以通过分离、提纯工艺，实现废水中有机物的循环再利用。
本发明将一种可再生靶向吸附技术应用于溴硝醇废弃结晶母液的处理，具体是指在溴硝醇废弃母液结晶装置后增加靶向固定床吸附装置，通过靶向固定床吸附装置进行吸附，得到氢溴酸、溴化钠、硝基甲烷、三羟甲基硝基甲烷组成的过流液，经结晶后回收溴化钠，结晶浓缩形成的结晶母液供合成工艺重复利用，蒸发冷凝水经常规生化法污水处理装置处理，可以达标排放；吸附剂经层析后，蒸馏脱溶媒回用，釜残液得到高纯度溴硝醇，母液回用；吸附剂解吸后，蒸馏脱溶媒回用，釜残液得到高浓度1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇。
本发明的上述技术方案与现有技术相比，具有以下优点：
RTA靶向固定床吸附装置的定向吸附，以分离循环为核心，经层析、解吸、蒸馏等工艺，从废弃结晶母液中回收到纯净溴硝醇、溴化钠，实现了资源化循环利用；使原本难以生化处理的溴硝醇废水易于生化处理，降低了污染，实现了废物零排放；有效节约了溴硝醇废弃结晶母液的处理成本，产生了经济效益，并实现了清洁生产；同时，层析、解吸液经蒸馏冷凝后，得到的层析、解析剂可以循环利用；因脱附不完全而被污染的树脂可以进行强制脱附再生，解决了一般吸附树脂脱附不净的问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，包括以下步骤：
(1)一步法制备溴硝醇的排出废液，颜色为淡黄色，比重为1.25～1.35g/cm3。将废液送入蒸馏塔内进行蒸馏浓缩结晶，得到的溴硝醇废弃结晶母液送入可再生靶向吸附固定床装置进行靶向吸附；
(2)将经可再生靶向吸附固定床装置吸附后流下的过流液收集送入蒸馏塔内，蒸馏结晶得到溴化钠成品，釜底残液作为含氢溴酸、硝基甲烷、三羟甲基硝基甲烷的结晶母液返回合成工艺重复利用，气相经冷凝后得到冷凝水，经普通生化处理后排放；
(3)将已吸附饱和溴硝醇和1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇的可再生靶向固定床吸附装置，采用质量分数0％～60％的甲醇进行层析，得到层析液送入蒸馏塔内，蒸馏结晶后得到溴硝醇成品，气相经冷凝后得到甲醇，返回可再生靶向固定床吸附装置层析回用；
(4)将经层析后的可再生靶向固定床吸附装置，采用质量分数60％～100％的甲醇进行解吸，得到解吸液送入蒸馏塔内，蒸馏后得到纯净1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇，气相经冷凝后得到甲醇，返回可再生靶向固定床吸附装置解吸回用；
(5)适当时采用质量分数1.2％的氢氧化钠溶液对甲醇再生后的可再生靶向吸附装置进行强制再生，流下废水经生化处理后，达标排放。
本实施例中，蒸馏塔与可再生靶向固定床吸附装置串联使用。
本实施例中，可再生靶向固定床吸附装置设有两套，一套运行时另一套进行再生。
本实施例中，可再生靶向固定床吸附装置是由2个同一规格的树脂柱组成，树脂柱中填料基材为XAD-1型大孔吸附树脂。
实施例2
本实施例中所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺的各步骤均与实施例1中相同，不同点为：用质量分数1.5％的硫酸溶液对甲醇再生后的可再生靶向吸附装置进行强制再生。
实施例3
一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，包括以下步骤：
(1)两步法制备溴硝醇的排出废液，颜色为棕黄色，比重为1.15～1.25g/cm3。将废弃结晶母液送入可再生靶向吸附固定床装置进行靶向吸附；
(2)将经可再生靶向吸附固定床装置吸附后流下的过流液收集送入蒸馏塔内，蒸馏结晶得到溴化钠成品，釜底残液作为含氢溴酸、硝基甲烷、三羟甲基硝基甲烷的结晶母液返回合成工艺重复利用，气相经冷凝后得到冷凝水，经普通生化处理后排放；
(3)将已吸附饱和溴硝醇和1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇的可再生靶向固定床吸附装置，采用质量分数0％～60％的甲醇进行层析，得到层析液送入蒸馏塔内，蒸馏结晶后得到溴硝醇成品，气相经冷凝后得到甲醇，返回可再生靶向固定床吸附装置层析回用；
(4)将经层析后的可再生靶向固定床吸附装置，采用质量分数40％～100％的甲醇进行解吸，得到解吸液送入蒸馏塔内，蒸馏后得到纯净1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇，气相经冷凝后得到甲醇，返回可再生靶向固定床吸附装置解吸回用；
(5)适当时采用质量分数1.5％的氢氧化钾溶液对甲醇再生后的可再生靶向吸附装置进行强制再生，流下废水经生化处理后，达标排放。
本实施例中，蒸馏塔与可再生靶向固定床吸附装置串联使用。
本实施例中，可再生靶向固定床吸附装置设有两套，一套运行时另一套进行再生。
本实施例中，可再生靶向固定床吸附装置是由2个同一规格的树脂柱组成，树脂柱中填料基材为XAD-7型大孔吸附树脂。
实施例4
本实施例中所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺的各步骤均与实施例3中相同，不同点为：用质量分数2％的盐酸溶液对甲醇再生后的可再生靶向吸附装置进行强制再生。

Claims (8)

1.一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)靶向固定床吸附
将采用硝基甲烷、甲醛、溴素合成溴硝醇的工艺中，从浓缩结晶得到的结晶母液，经过靶向固定床吸附装置进行吸附，液相中的溴硝醇和1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇吸附到该装置中的树脂上，流下氢溴酸、溴化钠、硝基甲烷、三羟甲基硝基甲烷的过流液；
(2)层析解吸
采用醇溶液对已吸附饱和的靶向固定床吸附装置进行层析和解吸，得到层析液和解吸液；
(3)蒸馏
将步骤(1)得到的过流液采用普通蒸馏塔进行蒸馏，得到气相和釜残液，气相经冷凝后得到冷凝水，处理后再经生化处理，达标排放；
将步骤(2)得到的层析液和解吸液分别采用普通蒸馏塔进行蒸馏，得到气相和釜残液，气相经冷凝后得到醇，回到步骤(2)中循环使用；
(4)蒸发结晶
过流液蒸馏后的釜残液，冷却后结晶，得到的结晶母液循环利用，得到的纯溴化钠，通过酸化、氧化，使溴素循环利用；
层析液蒸馏后的釜残液，冷却结晶，得到溴硝醇；
解吸液蒸馏后的釜残液，冷却结晶，得到1,2-二溴-2-硝基-1,3-丙二醇。
2.根据权利要求1所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中靶向固定床吸附装置的进料方式分为底部进料或顶部进料；靶向固定床吸附装置的吸附速度为0.5～1BV/H，吸附温度20～35℃。
3.根据权利要求1所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中树脂被污染时采用碱溶液或碱和次氯酸钠的混合溶液对靶向固定床吸附装置进行强制再生，流下的废水经生化处理后，达标排放；或用酸溶液对靶向固定床吸附装置进行强制再生，流下的废水经生化处理后，达标排放。
4.根据权利要求1所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中层析速度为：0.4～0.6BV/H，层析温度为20～35℃；解吸速度为0.4-0.6BV/H，解吸温度为20-55℃。
5.根据权利要求1所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中层析时采用的醇为甲醇或乙醇中的一种，质量分数为0％～60％；解吸时采用的醇为甲醇或乙醇中的一种，质量分数为40％～100％；所述碱溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，质量分数为1％～2％；所述次氯酸钠溶液的质量分数为0.05％～1％。所述酸溶液中的酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种，质量分数为1％～2％。
6.根据权利要求1至5任一所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，所述靶向固定床吸附装置由若干组，每组规格相同的树脂柱组成，其中树脂柱中的大孔树脂是在大孔吸附树脂基材上进行涂层修饰而成，不同的修饰涂层进行改性，使其可对不同的有机物进行定向吸附。
7.根据权利要求6所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，所述大孔吸附树脂基材为H-103型、XAD-1型、XAD-7型、HP-20型、CAD-30型、CAD-40型、CAD-45型、CAD-47型、HT-PA、HT-PB、HT-B、HT-312型、HT-1600型中的一种。
8.根据权利要求1至5任一所述的一种可再生靶向吸附处理溴硝醇废弃结晶母液的清洁生产工艺，其特征在于，所述靶向固定床吸附装置设有两套，一套运行时，另一套进行再生。
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