CN107512763B - 邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法 - Google Patents

邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，包括以下步骤：在邻异丙氧基酚生产废水中加入聚硅酸硫酸铁铜组合物和第一助滤剂，再调节pH至3.5～5.5，搅拌后过滤，得到除酚废水。本发明对酚基化合物的去除效果好、投资小、运行成本低、便于工程化推广应用。

Description

邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法
技术领域
本发明属于农药废水预处理技术领域，尤其涉及一种邻异丙氧基酚生产过程中产生的废水的预处理方法。
背景技术
邻异丙氧基酚俗称OP，为杀虫剂残杀威的重要中间体。OP生产过程中产生的废水水量大、色深、COD高、有刺鼻气味，可生化性差，一直是废水处理的难题，其主要性状如下：
表1邻异丙氧基酚生产废水的组成
Figure BDA0001382626830000011
化合物1：
Figure BDA0001382626830000012
化合物2：
Figure BDA0001382626830000013
目前对含酚废水的去除主要有氧化法、萃取法(溶剂萃取或络合萃取)、生化法、吸附法(活性炭或树脂吸附等)。对于低含量(COD＝200～300ppm)的废水采用活性炭或树脂吸附尚可，对高含量的含酚废水采用吸附无可操作性；生化法对低级酚表现出很好的可生化性，对高级酚基本无生化性；氧化法将酚氧化成醌后水的颜色很难除去，进一步氧化需加大量氧化剂成本太高；我们曾采用络合萃取处理该废水，效果尚可，但工艺复杂，成本较高(见络合萃取法处理含酚废水精细化工中间体46(3)52-56)。因此，急需开发一种工艺简单、成本低、处理效果好含酚废水处理方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对酚基化合物及COD的去除效果好、投资小、运行成本低、便于工程化推广应用的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，包括以下步骤：
(1)在邻异丙氧基酚生产废水中加入聚硅酸硫酸铁铜组合物和第一助滤剂，再调节pH至3.5～5.5，搅拌后过滤，得到除酚废水。
酚类化合物亲水性强，絮凝效果差，因而本领域一般认为絮凝法对含酚废水几乎无可操作性。申请人的早期试验也证实了这一点：以自主研发的聚硅酸硫酸铁铜组合物作为絮凝剂、采用常规絮凝方法对邻异丙氧基酚生产废水进行处理，结果表明，该絮凝剂只能去除除酚以外的其他有机化合物，水中的带色酚大多无法与该絮凝剂螯合，无法去除，导致水仍然带色；且该絮凝剂网式发展，絮出的油状物太多，几乎过滤不动。
本发明打破常规，在絮凝条件上进行大胆尝试，将邻异丙氧基酚生产废水pH调至酸性，发现上述的聚硅酸硫酸铁铜组合物絮凝剂在pH3.5～5.5这一条件下具有与有色酚螯合的特性；且该条件下，对有色酚的螯合性能明显优于对除酚以外的其他有机化合物的螯合性能，因而能将邻异丙氧基酚生产废水中的大量带色酚絮凝去除，过滤后的滤渣可去固废焚烧炉焚烧。
申请人推断该聚硅酸硫酸铁铜组合物能有效去除有色酚的原理为：在聚硅酸类絮凝剂中，聚硅酸直链、支链分子端的硅羟基能与铁离子、铜离子发生络合，抑制聚硅酸的自聚。絮凝剂中金属含量越小，其Zeta电位越接近聚硅酸，性能越接近聚硅酸，在絮凝中主要起架桥及网铺作用；絮凝剂中金属含量越高，Zeta电位越接近金属盐，主要起电中和、架桥及网铺作用。由于铜离子的引入，恰好将絮凝作用范围pH扩大至偏酸性(3.5-8.5)，而在偏酸性条件下金属离子正好能与酚羟基发生电中和而达到螯合效应。(酚羟基只有在酸性条件下存在，在中性很少；在碱性不存在)故在酸性条件下对有色酚的絮凝效果好。
同时，若pH低于3.5絮凝，该絮凝剂无法发挥作用，几乎无絮凝物生成，达不到絮凝效果；若pH高于5.5絮凝，该絮凝剂对除酚以外的其他有机化合物的螯合絮凝呈网式发展，絮出的油状物太多，几乎过滤不动，且水中的带色酚无法与该絮凝剂螯合而去除，水仍然带色。
另外，为解决过滤问题，本发明在加絮凝剂的同时也加入了助滤剂，可及时吸附絮凝出的油状物，避免油状物粘在滤布上堵塞滤孔。助滤剂优选烧锅炉产生的废物草木灰，以实现以废治废的目的。
上述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，优选的，所述步骤(1)中，所述聚硅酸硫酸铁铜组合物相对于邻异丙氧基酚生产废水的添加量为0.8％～1％。
上述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，优选的，还包括步骤(2)：在除酚废水中加入第二助滤剂，并缓慢加入碱液至pH为7～8.5，搅拌后过滤，完成对废水的预处理。缓慢加碱液目的是使上一步在偏酸条件下尚未完全发挥絮凝作用的絮凝剂在逐渐达到中性的过程中缓慢展开，缓慢释放絮凝功能，实现对除酚以外的其他有机化合物的螯合去除。
上述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，优选的，所述第一助滤剂包括草木灰或步骤(2)过滤后所得滤饼。由于步骤(2)吸附的絮凝物较少，因此步骤(2)过滤后的滤饼主要成分是草木灰，可以回用于第一次助滤。
上述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，优选的，所述步骤(1)中，所述第一助滤剂相对于邻异丙氧基酚生产废水的添加量为1％～1.5％。
上述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，优选的，所述步骤(2)中，所述第二助滤剂包括草木灰。
上述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，优选的，所述步骤(2)中，所述第二助滤剂相对于除酚废水的添加量为1％～1.5％。
上述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，优选的，所述聚硅酸硫酸铁铜组合物由以下方法制得：
按重量百分比称量以下物料：七水硫酸亚铁50％～60％，水玻璃Na2SiO3·9H205％～7％，工业浓硫酸8～10％，五水硫酸铜2～4％，氯酸钠4～6％，水17～27％；在反应釜中加入称量好的水玻璃和水，再加入工业浓硫酸总量的一半，于45℃下反应0.5～1h后加入称量好的七水硫酸亚铁、五水硫酸铜和剩余的工业浓硫酸，在50℃～60℃下加入氯酸钠，搅拌0.5～1h后，再室温搅拌6～10小时，得到聚硅酸硫酸铁铜组合物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明很好地利用了聚硅酸硫酸铁铜组合物在偏酸性条件下能与有机酚相结合的螯合作用，使邻异丙氧基酚生产废水中的有机酚在酸性条件下得以去除，从而废水得以褪色。进一步地，在除酚废水中缓慢加碱中和，可使上一步在偏酸条件下尚未完全发挥絮凝作用的絮凝剂在达到中性过程中缓慢展开，继续释放絮凝功能，实现对除酚以外的其他有机化合物的螯合去除。另外，酸性絮凝和中和絮凝过程中均可加入助滤剂(优选草木灰)，可及时吸附絮凝出的油状物，避免油状物粘在滤布上堵塞滤孔。实践表明，本发明对邻异丙氧基酚生产废水中的有毒有害污染物及COD的去除率高达90％、废水可生化性由0.14提高到0.39。
2、本发明操作简单，且具有投资小、运行成本低等优点，便于工程化推广应用。
附图说明
图1为本发明的邻异丙氧基酚生产废水预处理工艺流程图。
图2为实施例1处理前后废水的颜色变化对照图；其中，a图为处理前，b图为处理后。
图3为实施例1、对比例1～3的处理前后废水的颜色变化对照图；其中，a图为处理前，b图为实施例1处理后，c图为对比例1处理后，d图为对比例2处理后，e图为对比例3处理后。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中采用的聚硅酸硫酸铁铜组合物絮凝剂采用以下方法制得：
在带有冷凝管的1000mL反应瓶中加入220.8克水及48克水玻璃，搅拌均匀，加入48克的工业浓硫酸(质量浓度为98％)使混合溶液pH＝2.5～3.5，于45℃反应0.5小时，再依次加入480克七水硫酸亚铁，38.4克五水硫酸铜和48克工业浓硫酸，控温50～60℃滴加76.8克50％的氯酸钠水溶液，保温反应0.5小时，再室温下搅拌6小时即得产品聚硅酸硫酸铁铜组合物，其外观及质量指标如下：
外观：墨绿色液体、粘稠、易溶于水；
检测值：密度：1.61kg/m3，粘度：17mPa·s，盐基度：17.2％，铜含量：1.8％。
其中，上述反应原料的重量百分比满足：七水硫酸亚铁50％～60％，水玻璃Na2SiO3·9H20 5％～7％，工业浓硫酸8～10％，五水硫酸铜2～4％，氯酸钠4～6％，水17～27％，在本发明中均能达到相同或相似的技术效果。
实施例1：
一种本发明的邻异丙氧基酚生产废水(取常德某农药厂邻异丙氧基酚生产废水(简称OP废水)600ml)的预处理方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)酸性絮凝：加盐酸10g调节pH为5，于室温搅拌10分钟，加入湿草木灰6g,聚硅酸硫酸铁铜组合物4.8g，使溶液pH为3.5，继续搅拌0.5小时，过滤，滤饼20.6g，去固废焚烧炉焚烧；
(2)中和絮凝：步骤(1)所得的滤液600g倒入烧杯，5分钟内加缓慢加入30％的氢氧化钠7.63g，调pH为8.5，再加草木灰6g搅拌30分钟，过滤，得无色液体595g，滤饼12g，本步骤过滤出的滤饼主要成分为草木灰，可回用到步骤(1)用于助滤。
本实施例处理前后的各指标对照如表2所示：
表2常德某农药厂OP废水处理前后各指标对照表
COD ppm 挥发酚ppm B/C NH<sub>3</sub>-N ppm
原水 15863 330 0.14 200
处理后 1191 15 0.39 2.7
去除率 92.49 95.45 —— 98.65
可见，本发明的预处理方法对该厂邻异丙氧基酚生产废水中的有机酚和COD去除效果显著。
处理前后废水的颜色变化如图2所示，其中，a图为处理前，b图为处理后。可见，本发明对邻异丙氧基酚生产废水中的有色酚的去除效果显著。
对比例1：
本对比例具体步骤为：在pH为8.5条件下，直接在600ml常德某农药厂邻异丙氧基酚生产废水(简称OP废水)中加入聚硅酸硫酸铁铜组合物4.8g，再加草木灰6g搅拌30分钟，过滤。
对比例2：
本对比例与对比例1基本相同，其不同点仅在于：本对比例采用聚合硫酸铁作为絮凝剂代替聚硅酸硫酸铁铜组合物。
对比例3：
本对比例与实施例1基本相同，其不同点仅在于：本对比例采用聚合硫酸铁作为絮凝剂代替聚硅酸硫酸铁铜组合物。
实施例1、对比例1～3的处理前后废水的颜色变化如图3所示，絮凝效果对照如表3所示。可见，处理前OP废水呈黑色，有刺鼻气味，经实施例1(聚硅酸硫酸铁铜组合物酸性+中性絮凝)处理后废水变无色无味，挥发酚类只有15ppm，说明大部分挥发酚得以有效去除；而经对比例1(聚硅酸硫酸铁铜组合物中性絮凝)处理后废水颜色虽变浅，但仍呈茶色且有酚味，挥发酚类仍有170ppm，说明大量高级酚类有机物未去除；而经对比例2(聚合硫酸铁中性絮凝)和对比例3(聚合硫酸铁酸性+中性絮凝)处理后废水颜色只有很少程度变浅，仍呈深褐色，挥发酚浓度变化也很小，说明酚类有机物绝大部分未去除。
表3实施例1、对比例1～3的处理前后废水的絮凝效果对照表
COD ppm 第一步PH 第二步PH 挥发酚ppm 颜色 气味
OP原水 15863 330 黑色 刺鼻
实施例1 1191 3.5-5.5 7-8.5 15 无色 无味
对比例1 2300 ------- 7-8.5 170 茶色 有酚味
对比例2 14239 ------- 7-8.5 290 深褐色 刺鼻
对比例3 5218 3.5-5.5 7-8.5 265 深褐色 刺鼻
实施例2：
一种本发明的邻异丙氧基酚生产废水(取株洲某农药厂邻异丙氧基酚生产废水(简称OP废水)600ml)的预处理方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)酸性絮凝：加盐酸5g调pH为6.5，于室温搅拌10分钟，加入湿草木灰9g，聚硅酸硫酸铁铜组合物6g，使溶液pH为5.5，继续搅拌0.5小时，过滤，滤饼32.4g，去固废焚烧炉焚烧；
(2)中和絮凝：步骤(1)所得的滤液滤液587g倒入烧杯，5分钟内缓慢加入30％的氢氧化钠5.38g，调pH为7，再加草木灰9g搅拌30分钟过滤，得无色液体581g，滤饼18g，本步骤过滤出的滤饼主要成分为草木灰，可回用到步骤(1)用于助滤。
本实施例处理前后的各指标对照如表4所示：
表4株洲某农药厂OP废水处理前后各指标对照表
COD ppm 挥发酚ppm B/C NH<sub>3</sub>-N ppm
原水 25894 350 0.15 220
处理后 1256 20 0.38 3.1
去除率 95.14 94.28 —— 98.59
可见，本发明的预处理方法对该厂邻异丙氧基酚生产废水中的有机酚和COD去除效果显著。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在邻异丙氧基酚生产废水中加入聚硅酸硫酸铁铜组合物和第一助滤剂，再调节pH至3.5～5.5，搅拌后过滤，得到除酚废水；所述聚硅酸硫酸铁铜组合物相对于邻异丙氧基酚生产废水的添加量为0.8%～1%；所述第一助滤剂包括草木灰或步骤（2）过滤后所得滤饼；所述第一助滤剂相对于邻异丙氧基酚生产废水的添加量为1%～1.5%；
（2）在除酚废水中加入第二助滤剂，并缓慢加入碱液至pH为7～8.5，搅拌后过滤，完成对废水的预处理；所述第二助滤剂包括草木灰；所述第二助滤剂相对于除酚废水的添加量为1%～1.5%。
2.根据权利要求1所述的邻异丙氧基酚生产废水的预处理方法，其特征在于，所述聚硅酸硫酸铁铜组合物由以下方法制得：
按重量百分比称量以下物料：七水硫酸亚铁50%～60%，水玻璃Na2SiO3·9H20 5%～7%，工业浓硫酸8～10%，五水硫酸铜2～4%，氯酸钠4～6%，水17～27%；在反应釜中加入称量好的水玻璃和水，再加入工业浓硫酸总量的一半，于45℃下反应0.5～1h后加入称量好的七水硫酸亚铁、五水硫酸铜和剩余的工业浓硫酸，在50℃～60℃下加入氯酸钠，搅拌0.5～1h后，再室温搅拌6～10小时，得到聚硅酸硫酸铁铜组合物。
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