胺废水处理技术的新进展

胺废水处理技术的新进展

2011-12-15 14:36:14 【文章字体：大中小】打印收藏关闭

苯胺作为芳香胺类最具代表性的物质，是一种具有芳香气味的无色油状液体，广泛应用于国防、印染、塑料、油漆、农药和医药工业等。但苯胺同时也是一种“致癌、致畸、致突变”的三致物质，对环境以及人体健康具有严重危害。由于苯胺具有长期残留性、生物蓄积性、致癌性等特点，被美国EPA列为优先控制的129种污染物之一，也被我国列入“中国环境优先污染物黑名单”，在工业排水中要求严格控制。

对苯胺废水处理的传统方法主要有物理、化学、生物等方法。其中，物理处理方法主要包括吸附法和萃取法。化学处理方法主要包括光催化氧化法、超临界氧化法、二氧化氯氧化法、超声波降解法和电化学降解法。而化学法和生物法不能够回收利用苯胺，且化学法成本高，生物法需要对废水进行大量稀释：物理法虽然能够回收苯胺，但其存在吸附剂再生困难和反萃取工艺繁琐等缺点，不适宜工业化应用。因此，迫切需要开发新型高效的方法来去除废水中的苯胺类化合物。随着废水处理技术的发展，目前国内外涌现出了一些苯胺传统处理方法的联用技术和新的处理技术。

传统处理方法联用技术

1.超声光催化技术

超声光催化技术是以半导体光催化降解为基础，通过超声波的空化效应提高光催化效率的一种协同处理技术。中山大学的安太成等以苯胺及其衍生物为研究对象，探讨了不同有机化合物结构对超声光催化降解的影响。将苯胺及其一系列衍生物分别进行了超声光催化、光催化和超声波降解效果的比较，结果表明：尽管绝大多数的苯胺及其衍生物的超声光催化反应并不一定都存在协同效应，但是其超声光催化的速率均分别比光催化和超声波降解的反应速率高。

2．声电联合技术

声电联合技术是以电化学氧化降解为基础，通过超声波的空化效应提高电化学氧化降解效率的一种协同处理技术。重庆工商大学环境与生物工程学院的高宇等采用超声波协同电化学氧化法处理苯胺溶液，考察了超声时间、苯胺浓度、溶液pH值、电解电压、电解质浓度等因素对苯胺降解率的影响。试验结果表明：在超声波与电化学联合作用下，苯胺降解率随降解时间的延长而提高，苯胺浓度无论是低还是高，声电联合作用完全去除苯胺只需30min 左右，电化学单独作用完全去除苯胺约需要120 min；苯胺初始浓度较低时，其降解率较高；随着pH值的增大，苯胺降解率先降低后提高，pH值为10

左右苯胺降解率最高；电解质Na2SO4的浓度对苯胺降解率影响不大：电解电压在4～12 V范围内，苯胺降解率随电压升高而提高，电压为16V时，其降解率下降。声电化降解技术对电极要求不高。并且即便体系的初始浓度、pH值、降解电压等条件在较大范围内改变。较短时间内都能达到理想的降解率，因而声电化降解作为一种高效、简便的废水处理技术具有一定的应用潜力。

3．吸附一双催化氧化技术

吸附一双催化氧化技术是将废水用吸附剂吸附后，在紫外光和氧化剂双催化作用下的一种处理技术。石油大学的耿春香等将苯胺、硝基苯废水利用吸附树脂吸附后，再利用过氧化氢作氧化剂，在亚铁离子和紫外光的双催化下氧化降解，并考察了亚铁离子浓度、过氧化氢浓度等因素对光降解的影响。结果表明，在实验条件下，苯胺、硝基苯废水经该体系处理12h后，去除率最高可分别达99．7％和95.3％。

4．电子束辐照降解技术

电子束辐照降解技术是一种利用高级氧化技术f Advanced Oxidation Processes，AOPsl一辐射技术来降解废水的技术。中科院上海应用物理研究所的王敏等以苯胺类化合物中的苯胺为具体对象，进行了苯胺水溶液受到电子束辐照后的降解过程和特性研究，分别考察了吸收剂量、溶液初始浓度、溶液初始pH值和过氧化氢加入量等因素对苯胺辐照降解效果的影响。实验结果表明，电子束辐照可以有效降解水溶液中的苯胺，当苯胺初始浓度为

70mg／L，吸收剂量为23．7 kGy(戈瑞，Gv：1千克被照射物吸收电离辐射的能量为1J(焦耳)时称为1Gy，即：1Gy=lJ／kg)时，苯胺降解率可达9l％，COD去除率可达27％。

5．加压生化法

加压生化法是在传统生化法的基础上，通过提高生化系统的压力来增加氧的分压，继而改善系统氧传递性能，有效地克服了传统生化法处理中氧传递限制的一种废水处理新技术。目前，对苯胺的去除主要采用物化法，而用加压生化法处理苯胺废水的研究还鲜有报道。浙江工业大学的雷彩虹、金赞芳等以苯胺为目标污染物，研究了加压生化法降解苯胺的行为，同时对反应体系的操作条件进行了优化。实验结果表明，在进水CODcr为2000mg／L时，压力控制在0．10MPa，曝气量为7．5m3／(m3．h)，经过8．0h曝气，出水CODcr≤300mg／L，CODcr去除率可达85％以上。加压生化法通过提高系统压力，使氧传递速率增大，有效地克服了生化过程中氧传递的限制，具有较高的污染物去除效率和较低的污泥产生率。

全新处理技术

1．新兴的微生物降解技术

微生物共代谢是利用微生物降解难降解有机物的一种重要方式，现指原本不能或不易被代谢的物质在外界提供碳源和能源(易降解的有机物作生长基质)的情况下被代谢的现象。上海大学的李剑等比较了在以苯胺溶液作为唯一碳源与能源和有共代谢底物存在下苯胺的降解过程。

反硝化条件下苯胺的微生物降解是反硝化细菌在厌氧条件下利用苯胺

作为自身生长繁殖的碳源、氮源与能源，以No；作为电子受体，将苯胺降解为无害产物如CO：和H20等的过程。郑州大学的李金荣等采用室内土柱动态模拟实验来模拟渭河渗滤系统，研究了反硝化作用下，苯胺在该系统中的环境行为及净化机制。

微生物对苯胺类污染物的处理具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等优点，因此利用微生物技术处理苯胺类污染物已成为当前的重要途径和研究方向。

2．膜萃取技术

膜萃取技术作为一种新的分离技术，是一种借助外界能量或化学位的推动，以选择性透过膜为分离介质，对两组分或多组分气体或液体进行分离、分级和富集的方法，是当前实用性研究的热点之一。大连理工大学的吴丽丽、周集体等采用橡胶膜作为分离膜处理高浓度含苯胺废水。考察了废水初始浓度、水力条件、操作温度、萃取液pH值及离子强度等因素对苯胺去除效果及总传质系数的影响，以及该工艺对大连绿源药业公司工业废水处理的效果。结果表明，在流速3．05 L／d、温度50℃、DH值约为1、膜管长18m 条件下，实际工业苯胺废水进水浓度为33081mg／L时，苯胺的去除率基本维持在97％以上。

膜萃取分离技术具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点，故在污水处理、食品生产、医药合成和能源、化工生产等过程中发展相当迅速。

结论与展望

对于苯胺废水的处理技术而言，其传统处理方法都存在不同程度的缺陷，因此要充分利用涌现出来的新型处理技术。其中，具有巨大发展潜力的微生物降解技术已成为当前的研究方向和重要途径，但是要使微生物降解技术广泛应用到实际中还有很多困难，这是因为在自然环境中分散分布的污染物不能像工业废水一样进行集中统一处理；受污染环境中化合物成分变化大，pH值波动也较大，有可能抑制降解菌的生长，降解菌对环境污染物的降解速度慢，达不到实际需要的要求。筛选高效厌氧及兼性厌氧降解菌，提高其生长速度和降解能力则是使微生物降解技术得到广泛应用亟待解决的问题。

近年来，随着大部分膜组件的国产化，膜技术处理废水的成本也大幅度降低，每吨污水用膜法处理运行费用大约2～4元因此膜技术作为一种新的分离技术，将是未来水处理技术实用性研究的热点之一。

废电器及电子材料综合利用技术

实现重大突破

浙江丰利粉碎设备有限公司承担的浙江省重大科技专项“废电器及电子材料综合利用技术及其成套设备”项目，通过验收。