申请日2015.07.07
公开(公告)日2015.11.04
IPC分类号B01D11/04; C07C209/86; C07C211/47; B01D61/36
摘要
本发明涉及一种膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装置和方法，首先将含有邻甲苯胺的废水输送至硅橡胶萃取膜管中，硅橡胶萃取膜管置于酸性的萃取液中，废水中的邻甲苯胺能够穿过硅橡胶萃取膜管的管壁进入萃取液并反应生成邻甲苯胺离子，剩余部分经硅橡胶萃取膜管的出口排出，进行达标排放或后处理;在萃取液中的邻甲苯胺离子浓度超过预设值时，取出萃取液并在其中加入碱液得到回收浓缩的邻甲苯胺。本发明中萃取液呈酸性，与弱碱性的邻甲苯胺反应生成无法透过硅橡胶萃取膜管的邻甲苯胺离子，避免邻甲苯胺再次回到废水中，可以分离浓缩大量邻甲苯胺，传质速度较快，利于工业处理和浓缩回收邻甲苯胺，萃取液的用量极少。
权利要求书
1.膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的方法，其特征在于：首先将含有邻甲苯胺 的废水输送至硅橡胶萃取膜管中，硅橡胶萃取膜管置于酸性的萃取液(1)中，废水中的邻甲 苯胺能够透过硅橡胶萃取膜管的管壁进入萃取液并反应生成邻甲苯胺离子，剩余部分经硅橡胶 萃取膜管的出口排出，进行达标排放或后处理;在萃取液中的邻甲苯胺离子浓度超过预设值时， 取出萃取液并在其中加入碱液得到回收浓缩的邻甲苯胺。
2.根据权利要求1所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的方法，其特征在于： 萃取液(1)的pH值始终小于或等于2。
3.根据权利要求1或2所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的方法，其特征 在于：萃取液(1)采用HCl溶液。
4.根据权利要求1所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的方法，其特征在于： 废水和萃取液(1)的温度均为20～60℃。
5.根据权利要求1所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的方法，其特征在于： 废水先经过过滤处理，然后再输送至硅橡胶萃取膜管中，流速为15～60L/h。
6.膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装置，其特征在于：包括用于填充酸性萃 取液(1)的反应槽(6)，在反应槽(6)内安装有浸在萃取液(1)中的硅橡胶萃取膜管，硅 橡胶萃取膜管的入口端和出口端均延伸至反应槽(6)的外部，且入口端连接废水输送装置， 出口端连接回收装置或后处理排放装置。
7.根据权利要求6所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装置，其特征在于： 反应槽(6)内安装有加热器和若干个搅拌器(3)。
8.根据权利要求6所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装置，其特征在于： 硅橡胶萃取膜管是通过硅橡胶管接头(4)将若干段硅橡胶管(5)连接形成的卷绕式结构。
9.根据权利要求8所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装置，其特征在于： 硅橡胶管接头(4)固定在支架(2)上。
10.根据权利要求6、8或9所述的膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装置，其 特征在于：硅橡胶萃取膜管的材质采用聚二甲基硅氧烷，内径为3～5mm，管壁厚度为2～3mm。
说明书
膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装置和方法
【技术领域】
本发明属于废水处理技术领域，具体是一种膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中邻甲苯胺的装 置和方法。
【背景技术】
邻甲苯胺是有机化工原料之一，在农药、染料、医药、香料等很多行业中应用广泛。在染 料工业中，邻甲苯胺可以作为染料中间体生产出多种染料和有机颜料，而邻甲苯胺废水是典型 的难降解有机废水，其中不仅含有大量的有机污染物，而且由于染料析出工段需要大量无机盐， 废水中也含有浓度相当高的无机盐;同时，在邻甲苯胺生产过程中，有大量高浓度邻甲苯胺废 水排出，此废水不仅量大而且COD值很高。这些废水都具有浓度高、毒性大、难以生物降解 的特点，如果不加以有效治理而排放，会严重污染生态环境，危害人们的身体健康。
目前处理芳香胺类有机中间体废水的研究较多，但针对邻甲苯胺废水治理方法的报道仍旧 较少。Anotai J等人研究了邻甲苯胺在Photo-Fenton高级氧化技术中的降解过程，但该技术处 理条件十分苛刻，反应过程中需要大量的H2O2，成本很高，因此现阶段无法实现大规模工业 应用;国内，朱兆连等用树脂吸附法回收废水中的邻甲苯胺取得了很好的成效，邻甲苯胺去除 率高达99%，然而此方法运行效率较低，废水流速仅为10mL/h，同时树脂再生脱附困难，提 高了处理成本，且一般吸附法只能用于浓度较低的染料废水处理或深度处理;此外，王廷风、 包益国采用邻硝基甲苯溶液萃取废水中的邻甲苯胺，萃取液直接回用于邻甲苯胺生产，实现了 邻甲苯胺的回收与资源化利用，但此方法中处理条件不易控制，多种因素都会造成废水处理效 果变差，传统液液萃取法会产生萃取液与料液相互混合、不易分离的缺点。为了解决上述问题， 开发新型高效低廉的处理方法十分必要。
固体膜萃取技术是一种是用于液(气)体混合物分离的一种新型膜技术，它是利用组分通 过致密膜溶解和扩散速度不同实现分离的过程，可以避免传统溶剂萃取液滴分散、溶剂夹带等 问题。其中均质无孔硅橡胶是膜萃取技术中的重要膜材料，硅橡胶对某些有机物有选择透过性， 并且有高传质比表面积，已有研究将硅橡胶膜用于某些有机废水的处理，包括苯甲酸、苯、甲 苯、苯酚、乙醇、丁醇、丁酮、醋酸和醋酸乙酯的分离与回收，但传统的萃取液一般为流动式， 不仅用量大，无法对有机物进行浓缩，且根据分配系数不同，需进行多次重复萃取才能将溶质 从溶剂中完全萃取出来;而且可以发现在相同条件下，不同有机物在硅橡胶膜中的去除率和回 收率相差很大，膜萃取技术并非对所有有机物均具有高处理效率。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种膜萃取回收浓缩邻甲苯胺废水中 邻甲苯胺的装置和方法，能够对邻甲苯胺具有很好的去除作用，提高邻甲苯胺的去除率，同时 在去除过程中即可对有机物进行浓缩回收。
为实现上述目的，本发明装置采用如下技术方案：
首先将含有邻甲苯胺的废水输送至硅橡胶萃取膜管中，硅橡胶萃取膜管置于酸性的萃取液 中，废水中的邻甲苯胺能够透过硅橡胶萃取膜管的管壁进入萃取液并反应生成邻甲苯胺离子， 剩余部分经硅橡胶萃取膜管的出口排出，进行达标排放或后处理;在萃取液中的邻甲苯胺离子 浓度超过预设值时，取出萃取液并在其中加入碱液得到回收浓缩的邻甲苯胺。
进一步地，萃取液的pH值始终小于或等于2。
进一步地，萃取液采用HCl溶液。
进一步地，废水和萃取液的温度均为20～60℃。
进一步地，废水先经过过滤处理，然后再输送至硅橡胶萃取膜管中，流速为15～60L/h。
本发明装置的技术方案是：包括用于填充酸性萃取液的反应槽，在反应槽内安装有浸在萃 取液中的硅橡胶萃取膜管，硅橡胶萃取膜管的入口端和出口端均延伸至反应槽的外部，且入口 端连接废水输送装置，出口端连接回收装置或后处理排放装置。
进一步地，反应槽内安装有加热器和若干个搅拌器。
进一步地，硅橡胶萃取膜管是通过硅橡胶管接头将若干段硅橡胶管连接形成的卷绕式结 构。
进一步地，硅橡胶管接头固定在支架上。
进一步地，硅橡胶萃取膜管的材质采用聚二甲基硅氧烷，内径为3～5mm，管壁厚度为2～ 3mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明方法中通过将含有邻甲苯胺的废水输送至硅橡胶萃取膜管中，废水中的邻甲苯胺 将穿过硅橡胶萃取膜管的管壁，进入硅橡胶萃取膜管外的萃取液中，与其它物质进行分离，因 为萃取液呈酸性，将与弱碱性的邻甲苯胺反应生成盐，在萃取液中将以邻甲苯胺离子形式存在， 该离子无法透过硅橡胶萃取膜管的管壁再次回到废水中，所以，本发明中萃取液中邻甲苯胺的 浓度几乎为零，极利于废水中的邻甲苯胺在浓度差的推动下溶解扩散过膜，再被萃取液吸收形 成不能透过膜的邻甲苯胺离子，邻甲苯胺离子被大量浓缩，并有效防止邻甲苯胺离子在硅橡胶 萃取膜管内外的浓度差下反向萃取，有效分离出邻甲苯胺，废水中邻甲苯胺的去除率达94% 以上;同时，萃取液呈酸性将与邻甲苯胺迅速反应，降低萃取液中的邻甲苯胺浓度，有效提高 对邻甲苯胺的吸收效率，传质速度较快，利于工业生产和处理;本发明在分离的同时对邻甲苯 胺离子进行了浓缩，萃取液的用量极少，萃取液中的邻甲苯胺离子达到一定浓度后，可以在其 中加入碱液，简单处理即可回收得到邻甲苯胺，回收率也可达到90%以上;而处理后的废水在 达标后可以直接进行排放，或者进行后处理，利于后续回收，促进清洁生产，提高生产效率， 同时硅橡胶价廉易得、性质稳定，可大幅降低污水处理成本。
进一步地，本发明中萃取液pH值始终小于或等于2，邻甲苯胺在萃取液中均以离子形态 存在，传质推动力大，利于去除废水中的邻甲苯胺。
进一步地，本发明中废水和萃取液的温度均为20～60℃，吸收效率高，同时在该温度下， 硅橡胶萃取膜管的使用寿命长，分离性能高。
本发明采用硅橡胶膜管作为反应装置的主要膜材料，利用其对邻甲苯胺有选择透过性的 特点，对废水中的邻甲苯胺进行去除和回收，实现了邻甲苯胺与废水的分离，且硅橡胶价廉易 得，性质稳定，作为一种致密膜材料避免了普通膜处理技术中易阻塞、寿命短的缺点。本发明 装置操作简便，易于控制，便于回用邻甲苯胺，以达到降低处理成本，促进清洁生产的目的。
进一步地，本发明通过设置加热器，能够对废水和萃取液进行加热，利于提高吸收效率， 通过设置搅拌器，利于传热和传质均匀。
进一步地，本发明通过采用分段式的卷绕式结构的硅橡胶萃取膜管，与萃取液的接触面 积大，占地小，且利于提高吸收效率，同时，避免部分硅橡胶萃取膜管堵塞或损坏后不易更换 的问题。
进一步地，本发明通过采用聚二甲基硅氧烷，其对邻甲苯胺的透过率高，且传质速率快。