申请日2010.02.05
公开(公告)日2010.07.21
IPC分类号C02F101/30; C02F1/26
摘要
一种处理聚四氢呋喃废水中有机物的方法，属于水处理技术领域，将聚四氢呋喃废水注入萃取罐内，控制温度为20-25℃，加入三氯甲烷，相比为1∶1.2，混合时间为1个小时，分层时间为1小时，分离萃取物。本发明使聚四氢呋喃废水的COD和色度得到大部分的去除，为后续的生化处理创造条件，实现达标排放，填补了国内关于糠醛法生产聚四氢呋喃废水处理的研究的空白，同时也可以促进其它难降解有机废水的研究，其方法操作简便，经济合理。
权利要求书
1.一种处理聚四氢呋喃废水中有机物的方法，其特征是将聚四氢呋喃废水注入萃取罐内，控制温度为20-25℃，加入三氯甲烷，相比为1∶1.2，混合时间为1个小时，分层时间为1小时，分离萃取物。
2.一种处理聚四氢呋喃废水中有机物的方法，其特征是将聚四氢呋喃废水注入萃取罐内，控制温度为23℃，加入三氯甲烷，相比为1∶1.2，混合时间为1个小时，分层时间为1小时，分离萃取物。
说明书
一种处理聚四氢呋喃废水中有机物的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，是一种去除聚四氢呋喃废水中有机物的方法。
背景技术
聚四氢呋喃(PTMEC)是四氢呋喃的混合物，常见的聚四氢呋喃分子量为1000~2000，室温时为蜡状固体，35℃时为无色粘稠液体。溶于大多数有机溶剂，不溶于水。PTMEC由四氢呋喃正离子开环聚合制备，聚四氢呋喃主要用作嵌段聚氨酯或嵌段聚醚聚酯的软链段。由平均分子量为1000的聚四氢呋喃制得的嵌段聚氨酯橡胶用于轮胎、传动带、垫圈、合成革、薄膜和涂料等。嵌段聚醚聚酯则为热塑弹性体。如果聚四氢呋喃平均分子量为2000，可制得聚氨酯弹性纤维。由于聚四氢呋喃嵌段聚氨酯具有良好的抗凝血性，已在医用高分子材料领域获得新的应用。
在对聚四氢呋喃废水的实验研究中发现，聚四氢呋喃废水的水质有以下几个特点：(1)废水的成分复杂、有机污染物的污染种类繁多，而且夹带有无机盐;(2)有机物浓度比较高，水质不稳定，其COD浓度平均在6000mg/l以上;(3)废水的可生化性差，采用BOD5与COD的比值进行可生化性评价，该废水属于不宜生物降解的废水;(4)废水的磷酸盐的含量非常高，其TP达到10g/l;(5)废水的颜色呈黄色，色度难以去除。
目前处理高浓度、难降解的有机废水方法很多，总体可以分类为：生物处理法、物理处理法、物理化学处理法和化学处理法。由于各类方法的作用机理不同，因此在处理成本、效果和应用范围上存在一定差异。针对不同高浓度、难降解有机废水的特性，采用不同的处理方法就成为有效控制水污染的前提之一。
本发明要解决的技术问题是提供一种处理聚四氢呋喃废水中有机物的方法。从而能够使处理后的聚四氢呋喃废水达到排放标准。
本发明解决技术问题的方法是采用三氯甲烷作为萃取剂，对聚四氢呋喃废水中的有机物进行萃取去除，其萃取方法是将聚四氢呋喃废水注入萃取罐内，控制温度为20-25℃，加入三氯甲烷，相比为1∶1.2，混合时间为1个小时，分层时间为1小时，分离萃取物。
萃取实验部分
因聚四氢呋喃废水中含有大量糠醛、四氢呋喃等可溶性有机物，对芳香族化合物、不饱和化合物和高分子化合物等溶解能力大，而对长链脂肪族化合物、饱和化合物的溶解能力小，萃取剂的选择除了以此为依据外，还需综合考虑萃取剂的萃取容量、化学稳定性、毒性、经济性及易于回收等方面。
对萃取来说，最重要的问题是萃取剂的选择，合适的萃取剂能使分离过程变得相当容易，所以萃取剂的选择和不断对萃取剂进行改进和优化一直是人们研究的热点。通过实验，对每一类溶剂进行了归类比较和筛选，其中，卤代烃对糠醛的分配系数较高。最后初步筛选出符合作为萃取剂处理聚四氢呋喃废水的卤代烃类溶剂。因此，在各卤代烃溶剂中初步选择以三氯甲烷、三氯乙烯、1，2-二氯乙烷和二氯甲烷作为萃取分离糠醛与水的溶剂。
溶剂的筛选实验
分别取50ml的三氯甲烷、三氯乙烯、1，2-二氯乙烷和二氯甲烷于250ml带玻璃塞的试剂瓶中，再分别取聚四氢呋喃废水50ml于试剂瓶中，放在水浴振荡器中震荡，将水温控制在23℃，转速为180r/min下震荡30分钟，取出并静沉分液5小时后取萃取相液体用重铬酸钾高压消解测其COD浓度和萃取前的原水水样COD浓度。实验结果如图1、2所示。
萃取聚四氢呋喃废水的影响因素分析：
震荡时间、废水与萃取剂的体积的配比、温度、萃取分层时间、均是影响液体系达到平衡的重要因素。因此，在准确测定液液萃取平衡数据前，考察诸因素对平衡的影响是很重要的。
1、震荡时间对萃取处理效果的影响
震荡时间对萃取效率的影响有很大的关系，实验主要考察了在其它因素均不变的条件下，改变萃取的混合时间这一项因素，看其混合时间对萃取效率的影响情况，并从实验当中确定萃取本废水的最佳时间。具体实验步骤如下：
首先取配比为1∶1的水样共100ml置于试剂瓶中，在23℃恒温水浴振荡器下震荡，震荡转速恒速为160r/min下，分别转动30min、60min、90min、120min，取样分层后用离心机在转速为4000r/min下离心2min。实验结果如图3、4、5所示。
2、温度对萃取处理效果的影响
取若干个相同的萃取溶剂与废水水样体积比为1.2∶1的水样，加入试剂瓶中，在水浴温度分别为20℃、25℃、30℃、35℃下震荡，震荡转速恒速为160r/min下转动60min，取样分层后用离心机在转速为4000r/min下离心2min。取样测萃取相的CODcr浓度。然后对其数据进行考察分析。结果如表6、7所示。
通过测定萃取相中CODcr的含量较为直观的并且很详细的表达出来了液液萃取平衡过程中的搅拌时间、萃取温度等因素对液液平衡组成的影响。通过以上实验结果、，在本发明实验条件下可以得到以下结论：分离聚四氢呋喃废水中的有机物，相比为1∶1.2，温度为23℃，混合时间为1个小时，分层时间为1小时，一级萃取效率基本在80%左右。
在确定萃取参数后，利用已经确定的最佳影响因素的条件下进行废水的三级萃取实验。废水在一级萃取中与萃取剂充分混合，并分层分离，分离后的萃取相继续在第二级萃取中与新鲜的萃取剂充分混合，使第二级的萃取相中的CODcr浓度进一步降低。依此进行第三级的萃取，进一步的使废水中的有机物转移到萃取相中，可以让废水中的COD浓度低于指定值。由各个萃取级所得萃取相，汇总后送入蒸馏塔分离回收萃取溶剂，回收后的溶剂可循环使用，剩余的液体可作为生产聚四氢呋喃产品的原料直接打回到生产工艺当中，达到了回收的目的。实验结果如图8、9所示。
多次实验结果表明：经过三级萃取后的总萃取效率到达91%，分配系数达到4.4，采用萃取的方法作为处理工艺流程的一部分与现有的用燃烧法处理聚四氢呋喃废水工艺相比，具有能耗较低，可回收有利用价值的资源，达到了预想的效果，显示出了三氯甲烷在本废水 中是一种比较有效的萃取溶剂。
萃取剂的回收方法
溶剂萃取方法处理有机废水具有高效性。为了使有价值溶质得以回收，萃取溶剂再生后循环使用，需要进行反萃取操作，即溶剂的回收。选择既经济又高效的溶质回收和萃取剂再生方法，是有机废水萃取处理技术的实施关键之一。
本发明中可以利用溶质与溶剂的沸点的不同采用蒸馏的方法来回收三氯甲烷，在实际工程当中回收后的三氯甲烷不仅会取得良好的萃取效果，而且具有一定的经济效益和环境效益。
本发明使聚四氢呋喃废水的COD和色度得到大部分的去除，为后续的生化处理创造条件，实现达标排放，填补了国内关于糠醛法生产聚四氢呋喃废水处理的研究的空白，同时也可以促进其它难降解有机废水的研究，其方法操作简便，经济合理。