雷育濤，唐志雄

（環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655）

吸收法處理工業(yè)有機(jī)廢氣尾液分離實(shí)驗(yàn)研究*

雷育濤，唐志雄

（環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655）

以正辛醇為萃取劑處理模擬有機(jī)高濃度廢液，在油水體積比為1.0、靜置時間為10 min、不需調(diào)節(jié)pH和室溫條件下，廢液的COD可從12 150 mg/L降至3 400 mg/L，去除率達(dá)72%。

有機(jī)廢氣；吸收；萃取；分離

噴涂行業(yè)產(chǎn)生大量濃度低、以芳香烴為主要成分并含有塵粒等難處理的復(fù)雜工業(yè)有機(jī)廢氣，芳香烴主要為苯類、酯類和醇類等有機(jī)物。當(dāng)前，工業(yè)有機(jī)廢氣的主要處理方法有燃燒法、吸收法和活性炭吸附法［1-3］。家具、噴涂等行業(yè)有機(jī)廢氣濃度低、氣量大且含有塵粒，采用添加表面活性劑的復(fù)合液體吸收法處理經(jīng)濟(jì)高效，吸收尾液的有機(jī)物濃度可達(dá)5%，對于配套有污水處理設(shè)施的企業(yè)，液體吸收法與其他2類處理方法相比還具有成本低的優(yōu)勢。吸收尾液可通過分離處理后進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)處理至達(dá)標(biāo)。筆者以吸收尾液萃取分離方法，以正辛醇為萃取劑，用萃取法處理含苯和酯類有機(jī)廢水，探討苯和酯類有機(jī)物的去除條件，以解決噴涂有機(jī)廢水難以處理的問題。

1 理論分析

1.1 萃取理論

在恒定溫度下（±1℃），有機(jī)物在正辛醇、水兩相間達(dá)到分配平衡時，其在正辛醇和水中的濃度比為常數(shù)：

式中：KOW為正辛醇-水分配系數(shù)；cO為有機(jī)物在正辛醇相中的平衡濃度，mol/L；cW為有機(jī)物在水相中的平衡濃度，mol/L。

在本實(shí)驗(yàn)中，KOW的大小表征了有機(jī)物在正辛醇和在水中的含量，KOW高表示采用萃取法去除廢水中的有機(jī)物能達(dá)到較好的效果，KOW低表示萃取法去除廢水中的有機(jī)物效果較差。如苯系物KOW高達(dá)102［4］，說明以正辛醇為萃取劑去除廢水中苯系物，其理論去除率可達(dá)99%；乙酸乙酯KOW為5.37，即以正辛醇為萃取劑去除廢水中乙酸乙酯，其理論去除率可達(dá)84%。

1.2 有機(jī)物的理論COD

在一定溫度（25℃）和壓力下，有機(jī)物在水中達(dá)到溶解平衡時，根據(jù)有機(jī)物在水中的溶解度［5］，以及有機(jī)物與氧的反應(yīng)，可得到在正辛醇與水兩相間達(dá)到有機(jī)物的理論COD，如表1。

表1 部分有機(jī)物在水中飽和的理論COD mg/L

在500 mL自來水中分別加入0.7、0.1、4.0 mL的苯、甲苯和乙酸乙酯，根據(jù)有機(jī)物的物性及理論COD，在實(shí)驗(yàn)室溫度和壓力下，該廢水理論COD為17 323 mg/L。萃取后，僅考慮水相中的正辛醇，理論的COD去除率不大于（17 323-1 740） /17 323＝90%，即以正辛醇為萃取劑處理以上廢水，COD去除率不大于90%。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

實(shí)驗(yàn)試劑：正辛醇（AR）、苯（AR）、甲苯（AR）、乙酸乙酯（AR）、重鉻酸鉀（AR）、硫酸銀（AR）、硝酸汞（AR）、硫酸鋁鉀（AR）、鉬酸銨（AR）、濃硫酸（GR）。

儀器：DRB200COD消解器（HACH），DR5000紫外可見分光光度計（HACH），250 mL分液漏斗，500 mL容量瓶，三角瓶等。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

廢水：在500 mL自來水中分別加入0.7、0.1、4.0 mL的苯、甲苯和乙酸乙酯，模擬噴涂有機(jī)廢氣吸收尾液。模擬廢水COD為12 150 mg/L。

方法：在125 mL的分液漏斗中加入25 mL廢水，再加入一定量的正辛醇，充分震蕩，靜置一定時間后分離，分析水相中COD。實(shí)驗(yàn)考察了不同油水體積比、pH、溫度和靜置時間對廢水中COD去除率的影響。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 油水體積比對COD去除率的影響

在油水體積比0.25～2.0情況下，研究廢水中COD的去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1（油水充分震蕩后靜置10 min）。

由圖1可知，COD去除率隨油水體積比的增大而增大，但當(dāng)油水體積比大于1.0時，COD去除率變化不大。原因主要有：①根據(jù)KOW，水相體積不變時，油相體積越大，分散在油相中的有機(jī)物也越多，水相中的COD也就越少；②即使水相中不添加有機(jī)物，溶解在水相中正辛醇的理論COD仍高達(dá)1 740 mg/L，油水體積比大于1.0后的COD的去除率也就增加不大。

2.3.2 pH對COD去除率的影響

油水體積比為1.0時，以稀硫酸或稀NaOH調(diào)節(jié)廢水pH，研究不同pH時，對COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2（油水充分震蕩后靜置10 min）。

由圖2可知，COD在酸性條件下明顯高于堿性條件下的去除率，且在pH為中性時達(dá)到最高。這是由于油水在震蕩過程中會形成一定的乳狀液，酸性條件下有利于破乳，減少水相中的COD；另外，在堿性條件下，乙酸乙酯還會與NaOH發(fā)生皂化反應(yīng)，產(chǎn)生溶于水的有機(jī)物，增加水中的COD。

2.3.3 溫度對COD去除率的影響

油水體積比為1.0時，未調(diào)節(jié)pH，將污水與正辛醇混合物在水浴中加熱，油水充分震蕩后靜置10 min，研究不同溫度時對COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可知，COD的去除率隨溫度的升高而增大，其原因除了溫度升高時有利于破乳外，更主要是由于苯、甲苯、乙酸乙酯和正辛醇的沸點(diǎn)都不高，乙酸乙酯僅77.6℃，最高的正辛醇195℃，隨溫度的升高各有機(jī)物揮發(fā)增多，COD的去除率也隨之增大。

2.3.4 靜置時間對COD去除率的影響

油水體積比為1.0時，未調(diào)節(jié)pH，油水充分震蕩后，研究不同靜置時間對COD去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

從圖4可看出，總體上，靜置時間在20 min以內(nèi)，COD去除率隨靜置時間增加而增大。

3 結(jié)論

1）本研究以正辛醇為萃取劑，處理含苯、甲苯和乙酸乙酯模擬噴涂廢水，在廢水COD高達(dá)12 150 mg/L，油水體積比為1.0、靜置時間為10 min、不調(diào)節(jié)pH和室溫條件下，COD去除率可達(dá)到72%以上。根據(jù)理論分析，剩余COD主要以正辛醇和乙酸乙酯為主，有效增加了廢水可生化性。對于配備有污水處理設(shè)施的企業(yè)，萃取法可解決噴涂廢氣吸收液難以處理的節(jié)點(diǎn)，并有效降低噴涂廢氣的處理費(fèi)用。

2）萃取法處理噴涂廢氣吸收液后產(chǎn)生一定量的有機(jī)廢液，對于有機(jī)廢液量小、無法以蒸餾回收萃取劑的企業(yè)又可能成為一難題，但當(dāng)前有較多的有機(jī)廢液回收企業(yè)可解決這一難題，且能提供廉價有機(jī)萃取劑。

［1］鄭順興.涂裝車間廢氣的治理［J］.涂料工業(yè)，2006，36（10）：32-35.

［2］劉春陽，王慶九，陳天安.噴漆車間VOCs防治研究［J］.環(huán)境科技，2009，22 （2）：27-30.

［3］陳定盛，岑超平，曾環(huán)木，等.乙酸鈉及添加劑吸收凈化甲苯廢氣的實(shí)驗(yàn)研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2009，17（2）：4-6.

［4］鄧南圣，吳峰.環(huán)境化學(xué)教程［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2006.

［5］劉光啟，馬連湘，劉杰.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機(jī)卷）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

Separation Experiment on Exhausted Liquid from Organic Waste Gas Absorption Treatment

Lei Yutao,Tang Zhixiong
（South China Institute of Environmental Science,Ministry of Environmental Protection,Guangzhou Guangdong 510655）

Simulation exhausted liquid with high concentration of organic components was treated by taking n-octyl alcohol as the extracting agent.Under the conditions that 1.0∶1.0 volume ratio of oil/water,10 minutes of standing time,not required to adjust pH,and at room temperature,COD concentration of the exhausted liquid was reduced from 12 150 mg/L to 3 400 mg/L,removal efficiency of CODwas 72%.

organic waste gas；absorption；extraction；separation

X703.1

A

1005－8206（2011） 02－0027－03

廣東省科技計劃項(xiàng)目（2007A032301001）

2010-10-27

雷育濤（1980—），研究生，工程師，主要從事廢水的處理與研究及環(huán)境咨詢。

E-mail：leiyutao@scies.org。

（責(zé)任編輯：鄭雯）