鈦電極電解或者氧化劑氧化法去除廢淡鹽水中苯胺的研究
發(fā)布時(shí)間: 2022-06-16 瀏覽:531
MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)產(chǎn)品用途廣泛,可廣泛應用于保溫、制革、彈性體、涂料、粘合劑,以及汽車(chē)、火車(chē)內飾件、國防、航天航空材料等領(lǐng)域。MDI憑借其優(yōu)良的性能和低毒特性不斷替代原來(lái)應用的TDI,目前,其作為生產(chǎn)聚氨酯的主要原料,在全球范圍內需求一直保持較高的增長(cháng)速度,就我國近四年的增長(cháng)率更是超過(guò)了2O ,是全球增長(cháng)最快的市場(chǎng)。
MDI主要以苯或苯胺為原料經(jīng)光氣法制得,在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的含苯胺的廢淡鹽水,其中含鹽2O%左右,苯胺含量5×l0-6 ,直接排放既造成鹽資源的巨大浪費,又對環(huán)境造成極大的污染。因此,研究開(kāi)發(fā)去除該廢淡鹽水中的苯胺,實(shí)現廢淡鹽水資源的重復利用,具有十分重要的意義。目前水中苯胺的去除方法主要有溶劑萃取法、超臨界水氧化法、光電催化法、Feton試劑氧化法等。這些方法或處理成本高,或存在二次污染,不易實(shí)現規?;a(chǎn)。綜合比較各種處理方法,尤其考慮到MDI生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量副產(chǎn)品次氯酸鈉,提出以氧化劑氧化技術(shù)去除水中苯胺的新工藝,并進(jìn)行了工藝條件實(shí)驗研究。另外,還可以直接用不溶性鈦陽(yáng)極電解含鹽含苯胺的廢水,通過(guò)不溶性鈦電極電解更節能,更便捷,這種處理方法將會(huì )在下一篇內容中單獨介紹。
1 實(shí)驗部分
1.1 儀器與藥品
1.1.1 儀器
SHA—B3型超級恒溫水浴振蕩器(哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司);
721型分光光度計;pH540GLP型pH計(德國WTW 公司)。
鈦電極:新鄉市未來(lái)水化學(xué)有限公司生產(chǎn)。
1.1.2 藥品
苯胺,分析純;
次氯酸鈉,分析純;
無(wú)水硫酸氫鉀,分析純;
無(wú)水碳酸鈉,分析純;
氨基磺酸銨,分析純;
N一(1一萘基)乙二胺鹽酸鹽,分析純。
1.2 分析方法
苯胺含量采用萘乙二胺偶氮光度法測定。
1.3 實(shí)驗方法
取系列潔凈的100 mL具塞錐形瓶,于瓶中裝入4O mL待反應水樣(試驗所用水樣含苯胺為5μg/mL)。加入一定量氧化劑,調整溶液pH值,在恒溫水浴振蕩器中反應一定時(shí)間,反應結束后,取樣測定水中苯胺剩余量,計算苯胺去除率。
2 結果與討論
2.1 次氯酸鈉氧化法去除苯胺
2.1.1 次氯酸鈉用量對苯胺去除率的影響由于次氯酸鈉與苯胺之間發(fā)生氧化反應,而氧化反應的程度與氧化劑的濃度有很大的關(guān)系,在苯胺初始濃度為5 mg/L,次氯酸鈉含量為25 (質(zhì)量濃度),溫度為18℃ ,pH 值為3.0,反應時(shí)間為60 min的條件下,考察次氯酸鈉濃度對苯胺去除效果的影響,隨著(zhù)次氯酸鈉加入量的增加,苯胺的去除率也增加,開(kāi)始時(shí),上升幅度較大,加到一定量時(shí),去除率變化較小,曲線(xiàn)趨于平緩,因此取次氯酸鈉最佳量為0.35 mL。
2.1.2 pH值對苯胺去除效果的影響
溶液pH 值發(fā)生變化,次氯酸鈉的氧化能力也不同。在苯胺的初始質(zhì)量濃度為5 mg/L,溫度為18℃,反應時(shí)間為60 min的條件下,考察溶液pH值變化對次氯酸鈉去除效果的影響,在酸性條件下,苯胺的去除率較高,而且酸性越強,苯胺的去除率越高。這是因為在酸性條件下,酸性越強,次氯酸鈉的氧化性還原電位越高,其氧化能力越強。同時(shí),在酸性條件下,次氯酸鈉自分解速度越快,產(chǎn)生的新生態(tài)的氧越多,增加了對苯胺的氧化能力,使得苯胺的去除率增高。另外,當溶液的pH:3~6之間時(shí),苯胺去除率均為94%以上,處理后的廢水苯胺濃度低于1 mg/L,滿(mǎn)足回用要求。為避免處理后的廢水酸性過(guò)強,從而增加中和需要的處理成本,下面的實(shí)驗選擇溶液pH值為6。
2.1.3 溫度對苯胺去除率的影響:
在苯胺初始質(zhì)量濃度為5 mg/L,溶液的pH值為6,反應時(shí)間為60 min的條件下,溫度變化對苯胺去除效果的影響,升高溫度,苯胺的去除率增加,表明次氯酸鈉去除苯胺反應是吸熱反應。綜合考慮苯胺去除率和能耗情況,選擇氧化反應溫度為250℃。
2.1.4 反應時(shí)間對苯胺去除率的影響
在苯胺初始質(zhì)量濃度為5 mg/L,溶液的pH值為6,反應溫度為250℃的條件下,考察氧化反應時(shí)間變化對苯胺去除率的影響,反應開(kāi)始時(shí)苯胺去除率隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)而升高,反應時(shí)間超過(guò)40min以后,繼續延長(cháng)反應時(shí)間,苯胺的去除率增加緩慢,表明氧化反應接近平衡。實(shí)驗確定反應時(shí)間為50min,而此時(shí)苯胺的去除率可達97.5%以上。
2.2 過(guò)氧化氫氧化法處理苯胺廢水
2.2.1 反應時(shí)間對苯胺去除率的影響:
取濃度5 mg/L廢水4O mL,加入3O 的雙氧水0.04 mL,廢水的初始pH值為3.0,改變反應時(shí)間,考察苯胺含量的變化,隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng),苯胺的去除率增加。當反應時(shí)間延長(cháng)到80 min時(shí),繼續延長(cháng)反應時(shí)間,苯胺去除率增幅較小,確定反應時(shí)間為80 min。
2.2.2 過(guò)氧化氫加入量對苯胺去除率的影響:
改變過(guò)氧化氫的加入量,考察苯胺去除率,過(guò)氧化氫濃度的改變對苯胺去除率的影響較大。濃度為3O% 的過(guò)氧化氫加入量為0.04 mL時(shí),苯胺的去除率為86% ,繼續增加過(guò)氧化氫的加入量,苯胺的去除率變化不大,表明過(guò)氧化氫加入量過(guò)高,使得反應中生成的· OH沒(méi)有與有機物反應,而直接相互碰撞重新生成了H2O2,造成苯胺的去除率基本不變;再者,廢水中苯胺量一定,當過(guò)氧化氫加入量為0.04 mL時(shí),廢水中苯胺已基本被氧化分解掉,繼續增加過(guò)氧化氫加入量,苯胺的去除率不再發(fā)生變化。因此,實(shí)驗過(guò)氧化氫的加入量為0.04 mL。
2.2.3 廢水pH 對苯胺類(lèi)物質(zhì)去除率的影響
過(guò)氧化氫在反應過(guò)程中分解為羥基自由基·OH的速度與體系的0H一濃度有關(guān)。為考察廢水pH值對苯胺去除率的影響,在室溫下,改變廢水的初始pH值,反應80 min后,過(guò)氧化氫氧化苯胺反應無(wú)論是在強酸性溶液或強堿性溶液中都是強氧化劑,這與文獻的結論相一致。
2.2.4 溫度對苯胺去除率的影響
在苯胺初始質(zhì)量濃度為5 mg/L,溶液的pH值為3,反應時(shí)間為80 min的條件下,溫度對苯胺去除效果中可以看出,溫度升高,苯胺的去除率增加,表明過(guò)氧化氫去除苯胺反應是吸熱反應。反應溫度升高,使反應物分子平均動(dòng)能增加,分子鍵的碰撞次數增多,同時(shí),反應溫度增多,導致反應速率加快,苯胺的去除率增加。
3 結 論
(1)以次氯酸鈉為氧化劑,在氧化劑加入量0.35 mL,pH:6,反應時(shí)間5O min,反應溫度25℃條件下,苯胺去除率達97.5 %以上。
(2)以過(guò)氧化氫為氧化劑,在濃度30%過(guò)氧化氫加入量0.04 mL,pH 強酸或強堿性,反應時(shí)間8O min,反應溫度35℃條件下,苯胺去除率達94%以上。
(3)比較兩種氧化劑,次氯酸鈉的氧化工藝條件較溫和,操作費用較低,苯胺去除率較高,其氧化產(chǎn)物可直接排放。
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