合成革廠廢水回收DMF的方法

DMF化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，難以進(jìn)行生物降解，那是一種極性溶劑，被稱為萬(wàn)能溶劑。它一般僅僅是作為載體溶劑，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)，它不與其他的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中DMF的損耗幾乎沒(méi)有，因此它可以全部進(jìn)入生產(chǎn)的化學(xué)廢水當(dāng)中，所以我們必須重視DMF廢水的處理問(wèn)題，如果不對(duì)廢水進(jìn)行處理，那么對(duì)環(huán)境造成的危害是不可估量的。并且DMF對(duì)人體也有一定的危害，它可以通過(guò)進(jìn)入人體的呼吸道以及消化系統(tǒng)中等方式進(jìn)入人體內(nèi)，因而極其容易使人類患有癌癥等疾病。在當(dāng)今社會(huì)中，我國(guó)處理合成革廢水中的DMF的方法有以下幾種，主要是物化法，生物法以及水解法等，他們可以回收DMF或者是破壞DMF結(jié)構(gòu)，防止其對(duì)環(huán)境和人體造成危害。

一、物化法

使用物化法回收DMF是常見的一種廢液處理方法，它不僅節(jié)約時(shí)間，而且降低經(jīng)濟(jì)成本。在工業(yè)上常常使用活性炭吸附廢物或者是用蒸餾的方法提取出純凈物。

1.蒸餾法。

蒸餾法常常用來(lái)分離純凈物和廢棄液體。使化學(xué)廢水達(dá)到提純液態(tài)有機(jī)化合物的目的。蒸餾法的實(shí)驗(yàn)操作原理是使用且合理的利用液體混合物中各化學(xué)物品部分成分的揮發(fā)程度差異，從而在相同的溫度下，實(shí)現(xiàn)有一部分液體可以汽化，并且隨著冷凝管達(dá)到部分冷凝狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)不同雜質(zhì)液體混合物的分離。蒸餾法分離的方法通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性物質(zhì)以及不具有揮發(fā)性的物質(zhì)的分離，也可以利用不同物質(zhì)之間的沸點(diǎn)不同，從而達(dá)到進(jìn)行分離的作用以及有色的雜質(zhì)之間的顏色不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離，總體來(lái)說(shuō)它屬于一種傳質(zhì)分離的活性單元操作方法。

2.精餾法。

精餾回收是國(guó)內(nèi)經(jīng)常使用的處理合成革中DMF的方法。氣液熱平衡關(guān)系的差異是精餾法的基礎(chǔ)。氣液剛開始接觸時(shí)是不平衡的，液相中易揮發(fā)的組成成分會(huì)向氣象中轉(zhuǎn)移，直到兩者達(dá)到平衡為止，每層塔上都會(huì)有熱量的傳遞，氣液在塔中會(huì)逆流接觸，經(jīng)過(guò)部分冷凝后，得到純度比較高的DMF。精餾法分為單塔常壓精餾和單塔真空精餾，單塔常壓精餾的操作過(guò)程相對(duì)的簡(jiǎn)單，工廠投入資本較低，只要保證了精餾塔的操作嚴(yán)謹(jǐn)度，DMF的回收率就可以得到保障。但是在高溫情況下，DMF很容易出現(xiàn)水解，影響其凈化的純度，會(huì)產(chǎn)生甲酸和二甲胺，甲酸會(huì)腐蝕設(shè)備，并且二甲胺帶有惡臭氣體，會(huì)對(duì)人體造成傷害，可能會(huì)造成二次的環(huán)境污染。真空精餾法的重點(diǎn)是降低操作的壓力，來(lái)達(dá)到DMF分解的效果，操作方法的能源消耗非常大，會(huì)增加工廠投入成本。三效蒸餾法有三級(jí)減壓塔，從塔頂蒸餾出來(lái)的蒸汽會(huì)傳送給二級(jí)減壓塔，二級(jí)減壓塔傳送出來(lái)的蒸汽會(huì)供給給二級(jí)減壓塔，二級(jí)減壓塔的蒸汽會(huì)提供給一級(jí)減壓塔再沸器，這樣就節(jié)省了熱能的消耗。三效減壓塔新工藝?yán)昧藝?guó)內(nèi)現(xiàn)有的低壓蒸氣為傳媒，可以使三塔回收效率達(dá)到80%左右，而有效的減少了傳統(tǒng)三塔精餾塔的投入成本，提高DMF的處理效率。

3.常壓分餾法。

合成廠中的廢水含有大量的DMF，工廠常常使用常壓蒸餾法處理廢水。DMF常壓分餾對(duì)精粹塔的效率要求較高，只要精粹塔基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)標(biāo)，操作步驟嚴(yán)謹(jǐn)，那么DMF的回收率可以保持在90%左右。但是提取工藝中必須要注重DMF的特性。DMF在酸堿環(huán)境和高溫環(huán)境下容易分解，所以蒸餾前必須要對(duì)DMF進(jìn)行酸堿中和處理，溫度越高，壓強(qiáng)越高，DMF的分解越快，因此常常采用減壓蒸餾方法對(duì)其進(jìn)行處理。

4.減壓蒸餾法。

減壓蒸餾法回收DMF的總體回收率可高達(dá)95%，回收純度非常大，有的甚至達(dá)到98%左右。減壓蒸餾法符合DMF特性，可以防止其高壓分解。但是它的操作過(guò)程比較復(fù)雜，容易受到真空度等因素的影響。另外在使用減壓蒸餾法之前，必須對(duì)蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行密封性檢測(cè)。

5.水蒸氣蒸餾法。

利用水蒸氣蒸餾法回收的DMF純度不高，浪費(fèi)資源較多，回收效果往往不佳。工廠要想提高萃取的純度，就必須要增加萃取劑的用量，或者進(jìn)行多次萃取實(shí)驗(yàn)，這顯而易見會(huì)增加工廠的經(jīng)費(fèi)成本，操作難度較大。JLNAVIA這種蒸餾方法解決了水蒸氣蒸餾法的缺陷，它不需要額外的溶劑，因此減少了經(jīng)費(fèi)成本，適用于工廠進(jìn)行DMF處理操作。

6.活性炭吸附法。

活性炭吸附法可以利用活性炭的吸附作用吸附固體表面雜質(zhì)來(lái)凈化廢水，并且飽和的吸附活性炭必須做進(jìn)一步的化學(xué)處理，避免造成環(huán)境污染。低濃度的DMF可以利用活性炭進(jìn)行吸附，再將飽和的活性炭介質(zhì)用CH2C2進(jìn)行回收?；钚蕴课椒ú僮鞑襟E簡(jiǎn)單，回收效果較好，便于工廠進(jìn)行操作。但是脫附液的合理處理問(wèn)題目前還有待進(jìn)一步的探究。

二、生化法

1.好氧降解法。

自然界中存在的許多有機(jī)物可以分解生產(chǎn)革中產(chǎn)生的DMF廢水?？茖W(xué)家通過(guò)研究點(diǎn)DMF在不同環(huán)境下的降解速度得出了結(jié)論:好氧環(huán)境中的DMF降解速度明顯高于氨氣的產(chǎn)生速度，然后科學(xué)家們用好氧生物降解法來(lái)降解生產(chǎn)革中產(chǎn)生的DMF廢水，結(jié)果顯示DMF的吸收率達(dá)到了95%左右，這個(gè)結(jié)果表明經(jīng)過(guò)好氧降解法降解后的廢水可以達(dá)到國(guó)家廢水排放的標(biāo)準(zhǔn)。因此我們工廠可以用生物降解法處理含有DMF的高濃度廢水。

2.優(yōu)化菌種處理法。

在自然界中受到污染的環(huán)境中可以分離提取到一些細(xì)菌和真菌等，把他們富集起來(lái)進(jìn)行培養(yǎng)可以用來(lái)降解廢水。曾經(jīng)有實(shí)驗(yàn)表明，合成革廠附近經(jīng)過(guò)工業(yè)廢水污染的土壤中的微生物或者是泥土含有可以降解DMF的菌種。他們可以將DMF作為碳，氮源去除。光合細(xì)菌也可以處理的合成革廢水，在好氧的條件下保持ph值在7.5~9左右以及適宜的溫度條件，經(jīng)過(guò)5天的處理后，DMF去除率可以高達(dá)95%在有氧的條件下，DMF被二甲基甲酰胺酶水解成DMA和HCOOH?？茖W(xué)家應(yīng)該為微生物選擇合適的生物降解環(huán)境，根據(jù)DMF降解的特性開發(fā)出新的降解技術(shù)，并且致力于培養(yǎng)高效降解的生物菌群和生物酶分析DMF降解途徑。

三、化學(xué)法

化學(xué)法的反映環(huán)境必須是在堿性環(huán)境中，向合成革廠廢水中放入氫氧化鈉，其中的污染物DMF會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成DMA和甲酸鹽，然后用富集空氣焚燒將DMA清除，進(jìn)行焚燒是最終產(chǎn)生的是氮?dú)夂投趸?，剩余的甲酸鹽可以通過(guò)生物法的方法處理?；瘜W(xué)法反應(yīng)焚燒時(shí)候需要消耗大量的熱，因此此種方法處理DMA需要的經(jīng)費(fèi)成本較高，有可能會(huì)造成二次的空氣污染。對(duì)化學(xué)法進(jìn)行改進(jìn)之后，可以將二甲胺進(jìn)行高效的回收處理，DNA也可以用水靜態(tài)或冷凝，鹽酸等方法進(jìn)行吸收，回收率高達(dá)100%，生成的鹽酸二甲乙胺的純度非常高。使用化學(xué)法處理工廠生成的DMF廢水，對(duì)反應(yīng)條件要求不高，反應(yīng)溫度溫和并且分解的非常徹底，并且操作方法簡(jiǎn)便，適合于工業(yè)化生產(chǎn)中大面積應(yīng)用。

化學(xué)法的主要原理是在堿性的環(huán)境下進(jìn)行，水解在堿的環(huán)境作用下，DMF可以分解為甲酸鹽以及二甲胺。利用堿性環(huán)境水解的方法，處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的DMF，合成鉻的廢水可以將DMF轉(zhuǎn)為DMA。隨后使用鼓空氣，將DMA排出流程反應(yīng)體系，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)的出口處需要使用鹽酸和水對(duì)反應(yīng)廢物進(jìn)行吸收，同時(shí)使用冷凝方法進(jìn)行回收。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：在60℃的時(shí)候，DMF和氫氧化鈉完全反應(yīng)，同時(shí)對(duì)反應(yīng)進(jìn)行氣脫30分鐘，DMA可以完全進(jìn)行分解，同時(shí)鼓出來(lái)的DMA可以用三種方法進(jìn)行回收。分別是水靜態(tài)吸收，此方法的吸收效率很高，可以達(dá)到95%。此外是冷凝進(jìn)行回收，它的回收效率較低，僅可達(dá)到81%，最后一種方法是鹽酸進(jìn)行吸收，回收效率可以達(dá)到100%，但是生成的鹽酸二甲胺廢物必須要通過(guò)進(jìn)行精制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行回收，其操作過(guò)程路線繁長(zhǎng)。

四、吹脫法處理DMF中二甲胺

工廠合成革廢水中的DMF主要成分就是二甲胺，因此二甲胺的回收工藝非常重要。當(dāng)對(duì)二甲胺進(jìn)行吹脫的實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須要求是堿性環(huán)境，溫度升高，增加噴淋的強(qiáng)度，這是適合二甲胺吹脫的最佳工藝條件。二甲氨的水溶液是呈堿性狀態(tài)的，它的溶解度大小受溶液酸堿程度的影響。當(dāng)堿性越強(qiáng)時(shí)溶解度越小。因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要適當(dāng)?shù)脑黾訅A性溶液的含量，但是如果堿性溶液太多的話會(huì)腐蝕設(shè)備，也會(huì)增加工藝流程的操作成本，并且處理二甲胺后的廢水含有腐蝕性后期難以處理，容易對(duì)環(huán)境造成危害。

1.二甲胺的吹脫。

二甲胺是一種呈堿性的氣體，沸點(diǎn)比較低，一般可以采用空氣吹脫法處理DMF產(chǎn)生的二甲胺。二甲胺的溶解度降低，容易從沸水中脫離出來(lái)，適當(dāng)?shù)目刂扑數(shù)臍怏w溫度就會(huì)使二甲胺排出塔外被鹽酸溶液吸收，然后經(jīng)過(guò)結(jié)晶后得到固體二甲胺，然后再利用重結(jié)晶的方法得到純凈的二甲胺的產(chǎn)品，這種方法去除廢水中二甲胺的效率非常高，可以有效避免二甲胺的污染。二甲胺的溶解度受溫度影響很大，溫度升高時(shí)它在水中的溶解度會(huì)明顯下降。采用熱空氣吹脫二甲胺，就是利用它的這個(gè)特性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出來(lái)，當(dāng)溫度升高時(shí)，二甲胺的去除率也會(huì)升高，溫度達(dá)到100℃時(shí)，二甲胺的去除率可以達(dá)到95%左右，所以溫度100℃是熱空氣吹出二甲胺的最佳溫度。強(qiáng)度直接影響到汽液接觸的充分程度，當(dāng)噴淋強(qiáng)度增大時(shí)，廢水處理量也可以增多，但是過(guò)大的噴淋強(qiáng)度也會(huì)增加塔體的阻力，增加氣體的消耗，所以二甲胺的凈化效果也會(huì)變差。如果噴淋強(qiáng)度過(guò)小的話，不滿足氣液傳質(zhì)的條件，那么凈化效率就會(huì)大大的降低。根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)表明制作塔的噴淋強(qiáng)度保持在2.5到3.5m3/(m2?h)效果是最佳的。

當(dāng)其他因素條件不變時(shí)噴淋量增大，會(huì)導(dǎo)致填料層的空隙率減少，這時(shí)空氣塔的傳質(zhì)率也會(huì)變小。在二甲胺吹脫過(guò)程中，適當(dāng)?shù)脑龃髿饬靠梢栽龃蠖装返膫髻|(zhì)效率，二甲胺去除率明顯提高。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)。實(shí)驗(yàn)中，在100℃條件下，堿液濃度為0.5mol/L時(shí)，探究不同的氣液比DMF中二甲胺去除效率的影響。一開始二甲胺的去除效率會(huì)隨著氣液比的升高而升高，但是當(dāng)氣液比到達(dá)一定的高度之后，再增加氣液比，二甲胺的去除效率，幾乎不受其影響，但是消耗程度會(huì)增大，這意味著工廠會(huì)增加更多的資金投入。經(jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)氣液比在3000~4000范圍內(nèi)，其吹脫效果最好，并且能耗比例也比較低，這時(shí)二甲胺的去除效率可以達(dá)到95%以上，完全符合國(guó)家的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.二甲胺的吸收。

二甲胺的吸收通常是采用化學(xué)吸收法。鹽酸可以徹底吸收吹脫出的二甲胺，二甲胺經(jīng)過(guò)凈化后又可以再次出售，可以節(jié)約公司的經(jīng)濟(jì)成本。這種方法不但可以治理廢水，還可以為公司創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)收益，是適合合成革廠DMF廢水處理的創(chuàng)新新方法。采用氣體吹脫最佳條件是酸堿濃度為0.5mol/L，溫度保持在100℃左右，氣液比為3000~4000。這樣排放的廢水二甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以控制在國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

DMF中還有大量的二甲胺惡臭氣體，目前合成革廠都會(huì)將其送入鍋爐中進(jìn)行燃燒。但是其燃燒需要的溫度較高，會(huì)造成大量的能量消耗，增加工廠承擔(dān)的經(jīng)費(fèi)成本。二甲胺燃燒后會(huì)產(chǎn)生一氧化氮?dú)怏w，它會(huì)與水反應(yīng)生成亞硝酸和硝酸，對(duì)于工廠的凈化設(shè)備有腐蝕的影響，另外有可能排入空氣中形成酸雨，對(duì)環(huán)境造成危害。二甲胺可以作為化工原料進(jìn)行生產(chǎn)，如果進(jìn)行單純?nèi)紵幚淼脑?，?huì)造成資源的浪費(fèi)，所以有效的處理DMF中二甲胺的方法就是空氣吹脫法和鹽酸吸收法，這是在工廠中處理二甲胺最有效率的回收工藝方法。

五、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)階段合成革工業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)較好，一般對(duì)濃度較高的DMF廢水采取的是回收的方法，對(duì)于較低濃度的DMF廢水一般采用降解法。我們可以利用吸附法，萃取法，化學(xué)法，生物法等方法的結(jié)合處理DMF，達(dá)到廢水資源的合理利用和回收的結(jié)果。（來(lái)源：浙江陜鼓能源開發(fā)有限公司）