陶瓷業含酚廢水處理方法
酚類化合物屬于芳烴類化合物，是美國EPA 列出的129 種優先控制的污染物之一。由于酚類化合物毒性極大且難以降解，并影響水生生物的生長和繁殖，污染飲用水水源，因此在我國也被列為重點解決的有害廢水之一，對其進行處理意義重大。
隨著近些年來建筑業的發展，對建筑陶瓷的需求量也日益增大，僅珠江三角洲的佛山地區就有 300 余家陶瓷廠，規模較大的也有100 多家。陶瓷生產行業廢水排放量大，如一般中小型陶瓷生產企業廢水量就可達500~1 000 t/d。水質復雜，且酚濃度高，若不對其處理就直接排放，勢必會嚴重污染附近的水環境。而酚類化合物作為重要的化工原料之一，廣泛應用于醫藥、農藥、染料、高分子材料等的制備工業，如果能回收陶瓷生產行業廢水中的酚，不僅可以減少對環境的污染，還使其中有價值的酚類物質變廢為寶。目前國內外用于回收含酚廢水中酚類的方法主要有蒸汽脫酚法、吸附脫酚法和溶劑萃取脫酚法，但這些方法只能部分回收酚。根據陶瓷行業燒瓷后余熱溫度較高的特點，本著節約能源的目的，筆者提出利用燒陶瓷剩下的余熱來處理廢水的方法，即加入氫氧化鈉進行反應，然后再蒸餾去除并回收廢水中的酚類物質。該方法處理流程短、操作簡單、方便，并可達到較高的脫酚率和回收率。
1 試劑與儀器
儀器： UV1102 紫外分光光度計;ET 125 SC 消化機; D8401-WZ 多功能電動攪拌器。
試劑：溴化鉀，溴酸鉀，碘化鉀，重鉻酸鉀，硫酸，苯酚，硫酸銀，硫酸汞，六水合硫酸亞鐵銨，試亞鐵靈，五水合硫代硫酸鈉，均為分析純。
100 g/L 碘化鉀溶液：稱取50 g 碘化鉀，溶于水中，全部轉移至500 mL 棕色容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。
溴酸鉀-溴化鉀溶液：0.05 mol/L。稱取2.784 g 溴酸鉀溶于水，加入10 g 溴化鉀，溶解后移入1 L 容量瓶中，用水稀釋至標線。
0.004 167 mol/L 重鉻酸鉀標準溶液： 稱取在 180 ℃烘箱內干燥至恒重的純重鉻酸鉀1.225 8 g，溶于水中，全部轉移到1 000 mL 容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。
0.025 mol/L 硫代硫酸鈉溶液：稱取3.1 g 硫代硫酸鈉溶于煮沸放冷的水中，加入0.2 g 碳酸鈉，稀釋至1 L，臨用前用重鉻酸鉀溶液標定。
淀粉溶液：稱取1 g 可溶性淀粉，用少量水調成糊狀，加沸水至100 mL，冷卻，待用。 6 mol/L 鹽酸溶液。
實驗用廢水：實驗水樣取自佛山某陶瓷公司水煤氣未處理廢水，有黑色沉淀，水呈褐色，有刺激性臭味，pH 為8~9，酚質量濃度11 577 mg/L，COD 為 30 860 mg/L。
2 分析方法
酚類和氫氧化鈉能發生反應，生成酚鈉。酚鈉為離子晶體，而原酚類為分子晶體。根據離子晶體的沸點要遠高于分子晶體的原理，利用蒸餾的方法，蒸去水剩下酚鈉。然后再利用強酸制弱酸的原理，往剩余的廢液中加入鹽酸，從而可以回收酚類物質。反應如下：
按式(1)、式(2)計算脫酚率與回收率。
式中：Q———脫酚率，%;
P———回收率，%;
m1———蒸出液中酚的質量，mg;
M———蒸餾前溶液中總酚的質量，mg;
m2———回收酚的質量，mg。
使用直接溴化的方法測定未處理廢水中總酚的含量，測得廢水總酚質量濃度為11 577 mg/L。
3 結果與分析
3.1 氫氧化鈉用量對脫酚率、回收率的影響
取25 mL 廢水于250 mL 單孔圓底燒瓶中，加入不同量氫氧化鈉固體，攪拌10 min，進行蒸餾，控制蒸出液體積為15 mL，測定脫酚率。隨后向殘留液中投加適量無機酸進行溶解，轉移至容量瓶內定容，測定酚的回收率。氫氧化鈉投加量對脫酚率和酚回收率的影響見圖 1。
圖 1 氫氧化鈉用量與脫酚率、回收率的關系
從圖 1 可以看出： 氫氧化鈉的投加量直接影響到脫酚率的高低。當投加的氫氧化鈉用量<0.45 g 時，只需添加很少量的氫氧化鈉固體就能大幅度提高脫酚率，說明此時氫氧化鈉的用量不足;當加入的氫氧化鈉質量增至0.9 g 后，脫酚率基本維持在97% 不變。而由圖 1 還可以看出，隨著氫氧化鈉用量的增加，廢水中酚類物質的回收率隨之增大，當加入的氫氧化鈉的質量約為0.75 g 時，酚的回收率達到90%，此后氫氧化鈉用量的增大對酚類回收率的影響不大。對于25 mL 廢水，為達到較高的回收率，氫氧化鈉的用量最好大于0.9 g。綜合考慮氫氧化鈉的用量對廢水酚類去除率和回收率的影響，對于25 mL 廢水，選用約0.9 g 氫氧化鈉較為合適，在此用量下，脫酚率可達到96.44%，酚的回收率可達到95.12%。
3.2 攪拌時間對脫酚率的影響
往廢水中加入氫氧化鈉固體后進行蒸餾來回收其中的酚類，為使氫氧化鈉溶解并和廢水中酚類物質充分發生反應，應進行充分攪拌和反應。氫氧化鈉投加質量固定為0.9 g 條件下，攪拌時間對脫酚率的影響見圖 2。
圖 2 攪拌時間對脫酚率的影響
由圖 2 可知，當向廢水中加入0.9 g 氫氧化鈉，攪拌時間超過10 min 后，脫酚率幾乎沒有太大變化。這說明攪拌10 min 就可使氫氧化鈉完全溶解，并與廢水中的酚類物質充分反應生成酚鈉。由此可知，要使氫氧化鈉與廢水中酚類物質充分反應，攪拌時間至少需要10 min。
3.3 蒸出液體積對脫酚率的影響
在25 mL 水煤氣廢水中加入0.9 g 氫氧化鈉，攪拌10 min 后蒸餾。蒸出液體積不同時，其對脫酚率的影響見表 1。
從表 1 可知：蒸出液體積<15 mL 時，餾分中含酚量非常接近。當流出液體積>20 mL 后，隨著蒸出液體積的增大，酚類的含量也隨之增大，導致脫酚率降低。為了保證一定的脫酚率和回收率，蒸餾時蒸出液體積應<15 mL。
3.4 放大試驗
在小試基礎上做了放大試驗，取2 L 廢水，加入氫氧化鈉固體約75 g，手動攪拌約10 min 至氫氧化鈉完全溶解，移取25 mL 處理后廢水進行蒸餾，控制蒸出液體積為15 mL，結果表明，放大試驗的脫酚率仍可高達96.15%，相應的回收率達94.96%，說明采用先加氫氧化鈉再蒸餾的處理方法對陶瓷業水煤氣廢水的處理效果很好。
4 結論
根據上述實驗確定了最佳實驗條件： 取25 mL 廢水于250 mL 單孔圓底燒瓶中，投加0.9 g 氫氧化鈉固體，攪拌10 min 后蒸餾，控制蒸出液體積為 15 mL，測定廢水的酚及COD。隨后向殘留液中投加適量無機酸進行溶解，轉移至容量瓶內定容，測定酚的回收率。處理后廢水蒸出液中酚的質量濃度為297.0 mg/L，COD 為1 065.5 mg/L，對二者的去除率分別為96.44%、96.55%。由此可知，采用加入氫氧化鈉后再進行蒸餾的方法，不僅可以大幅度降低水煤氣廢水的含酚量，還可以顯著降低蒸出廢水的 COD。
由于含酚廢水對環境危害嚴重，迫切需要高效率、低能耗的處理方法。對陶瓷業水煤氣廢水采用先加入氫氧化鈉固體，再利用燒陶瓷剩下的余熱來蒸餾的方法去除和回收酚類物質，不僅降低了廢水中酚的含量，還高效地回收了廢水中的酚類物質，實現了處理污水和增加經濟效益相結合的雙重功效。(來源：水博網)
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