5-氯水楊酸生產廢水精細化循環利用的研究與實踐

文貴榮 卞為林

（江蘇建農植物保護有限公司 江蘇鹽城 224000)

5-氯水楊酸是一種染料與醫藥中間體，其工藝廢水水質較復雜。毒性高，可生化性差已成為化工廢水共性，如何找尋一種高效且經濟，技術可靠穩定的處理方法是具有極大現實意義的。

常規傳統的物化預處理方法有活性炭吸附，混凝等工藝，活性炭面臨再生、吸附穩定性問題，而混凝則因為藥劑投加量等運行費用成為技術瓶頸。黃天寅[1]等人研究使用萃取法處理5-氯水楊酸生產工藝廢水，使用EPT-1為絡合劑，煤油作為稀釋劑，CODCr去除率能達到70%左右，然而萃取劑每次都需再生，當萃取劑使用十余次，萃取能力急劇下降，CODCr去除率不足8%。本研究從資源化角度出發，首先使用酸析法處理5-氯水楊酸母液廢水[2]，酸析出水混合其他工藝廢水，經過鐵碳微電解耦合芬頓氧化處理[3]，去除CODCr的同時，提高了廢水的可生化性。

1 實驗部分

1.1 廢水來源及水質

此化工廢水包括母液中和水、蒸餾母液水、靜置分層廢水以及水洗離心廢水四股廢水，約112m3/d。其中w1與w3水質相仿，主要含有5-氯水楊酸鈉。研究所用原水為鹽城濱海某精細化工廠5-氯水楊酸車間的排放廢水，其水質見表1。

表1 5-氯水楊酸生產廢水水質表

1.2 試驗步驟

因w1與w3水質相仿，這兩股廢水可按廢水排放比例混合酸析處理，添加鹽酸機械攪拌，過濾，測定酸析液5-氯水楊酸及CODCr值。經過酸析的廢水w1、w3與廢水w4混合后，經過鐵碳微電解耦合芬頓氧化處理，中和沉淀后測定出水CODCr值。

1.3 試驗原理

經過工藝及水質分析發現，w1與w3有機物種類相似，主要含有5-氯水楊酸鈉，少量副產等，通過酸析，5-氯水楊酸鈉可生成5-氯水楊酸析出。酸析出水與w4廢水混合，經過鐵碳微電解耦合芬頓氧化處理，其中w2廢水CODCr值較低，無需強化預處理，可節省投資成本及廢水處理成本。主要利用鐵與碳之間形成的無數個微電池，其中鐵為陽極，碳為陰極，在酸性條件下通過電子傳遞破壞有機物分子結構，添加雙氧水芬頓氧化后，體系中羥基自由基氧化有機物，從而去除廢水中CODCr。

2 結果與分析

2.1 酸析pH 對回收廢水中5-氯水楊酸的影響

取w1與w3混合廢水200mL，添加20%鹽酸，60rpm攪拌10分鐘，過濾取濾液測其5-氯水楊酸含量及CODCr值。結果見表2。廢水w1與w3混合后pH為4.84，隨著酸析pH降低，5-氯水楊酸回收率、CODCr去除率同時提高，當酸析pH達到1.5時，廢水中5-氯水楊酸的回收率可達到99.9%，廢水中CODCr去除率可達到92.7%。

表2 酸析pH 對于回收5-氯水楊酸的影響

2.2 鐵碳微電解耦合芬頓氧化對于綜合廢水CODCr 去除的影響

2.2.1 鐵碳投加量對綜合廢水CODCr去除的影響

將w1與w3酸析出水與w4混合，其廢水pH為3.2，鐵碳粉粒徑100目以下，投加鐵碳粉，反應時間120min，，雙氧水用量0.5%，反應120min后，中和沉淀出水檢測。

表3 鐵碳粉用量對綜合廢水CODCr 去除率的影響

由表3可知，隨著鐵碳粉用量增加，廢水CODCr去除率也隨之增加。當鐵粉超過0.05%時，廢水CODCr的去除率增長緩慢。其原因為隨著廢水中鐵碳粉量增加，酸性條件下鐵碳之間組成的微電池陽極釋放電子越多，廢水中有機物得到的電子就越多，分子結構破壞的就越嚴重，相應的CODCr去除率就越高。但是當鐵粉量增加，陰極上氫氣的釋放量增加，使廢水pH值升高，從而影響陽極反應，影響CODCr去除率的升高。綜合鐵碳粉價格，及CODCr去除率考慮，鐵碳粉投加量暫定為0.05%。

2.2.2 鐵碳反應時間對綜合廢水CODCr去除率的影響廢水同上，改變鐵碳粉用量，中和出水檢測結果如下表。

表4 鐵碳粉用量對綜合廢水CODCr 去除率的影響

表6 雙氧水反應時間對綜合廢水CODCr 去除率的影響

由表6可知，雙氧水反應時間越長，綜合廢水CODCr去除率越高。當反應時間超過120min后，反應時間對于廢水中CODCr去除率影響較小，也許這跟該廢水水質相關。雙氧水反應時間增加，其廢水停留時間就會增加，勢必會增加其廢水處理投資成本。綜合考慮經濟成本及CODCr去除率，雙氧水反應時間定為120min。

3 結語

由表4可知，反應時間越長，廢水CODCr去除率增高。當鐵碳微電解時間大于120min時，廢水中CODCr的去除增幅降低，主要是該微電解反應為一級反應。綜合經濟成本考慮，鐵碳微電解時間定為120min。

2.2.3 雙氧水投加量對綜合廢水CODCr去除率的影響

廢水同上，改變雙氧水用量，中和出水檢測結果如下表。

表5 雙氧水投加量對綜合廢水CODCr 去除率的影響

由表5可知，雙氧水投加量越多，反應體系中雙氧水在鐵離子催化下所生成的羥基自由基就越多，綜合廢水CODCr去除率越高。但是當體系中雙氧水投加量超過0.5%時，其CODCr去除率降低，其主要原因是體系中鐵離子含量一定，導致其催化能力有限。綜合考慮雙氧水的投加成本以及CODCr去除效率，雙氧水投加量定為0.5%。

2.2.4 雙氧水反應時間對綜合廢水COD去除率的影響廢水同上，改變雙氧水反應時間，中和出水檢測結果如下表。

3.1 根據廢水水質，對w1與w3混合廢水進行酸析處理，可有效回收其有效成分5-氯水楊酸，降低其CODCr值。酸析出水混合w4廢水，利用鐵碳微電解耦合芬頓氧化處理，可有效降低其廢水CODCr值，提高其廢水可生化性。

3.2 廢水w1與w3廢水酸析最佳pH值為1.5,5-氯水楊酸回收率為99.9%，廢水COD去除率為92.7%；酸析廢水混合廢水w4后，其pH為3.2，鐵碳微電解耦合芬頓氧化處理最佳條件為：鐵碳粉用量0.05%，微電解時間120min，雙氧水投加量為0.5%，芬頓時間120min，可實現CODCr55%左右的去除率。

3.3 經過強化預處理出水與低濃度廢水w2混合，平均CODCr為2055mg/L左右，可進入生化調節池，進行相應生化系統處理，其出水可滿足其園區廢水接管標準。

[1]黃天寅,葉曉文.環境污染治理技術與設.絡合萃取法處理5-氯水楊酸生產廢水的研究與實踐,2002,3(8):74-78.

[2]張恒,趙娜娜等.酸析-絮凝-Fenton氧化偶聯工藝預處理制漿黑液.環保與綜合利用，2009(10):51-54.

[3]鞠琰,陳嘉川,薛嶸.Fenton試劑氧化法及其在造紙工業廢水處理中的應用[J].環境保護，2007(3)：30-32.