DMF廢水處理方法

中國污水處理工程網時間：2015-2-28 8:45:24

污水處理技術 | 匯聚全球環保力量，降低企業治污成本

N，N-二甲基甲酰胺（DMF）是一種化學性質穩定、沸點高、性能優良的有機溶劑，除鹵代烴以外，能與水及多數有機溶劑以任意比互溶，由于其良好的溶解能力有“萬能溶劑”之稱〔1〕。且DMF 又是一種重要的農藥醫藥中間體，多種氣體的吸收劑。在化工產品生產過程排出的廢水中含有大量DMF，每年僅制革行業排放的含DMF 廢水約1 億t〔2〕。DMF 可以通過呼吸、皮膚接觸損壞人體健康，刺激損害眼睛，人體長期接觸或吸入會阻礙造血機能并造成肝臟障礙。且在水中會導致BOD 和氮含量增加，使水質迅速惡化，而且極難生物降解。中國醫學院衛生學研究所經研究指出國內地表水中DMF 最高容許的質量濃度推薦值為25 mg/L〔3〕，因此對含有DMF 的廢水進行處理是十分必要的。

目前國內外處理含DMF 廢水的主要方法有生物法、物化法（吸附、萃取）、化學法（催化氧化、超臨界水氧化、堿性水解）等〔4〕。生物法處理DMF 廢水存在處理時間長，降解不徹底的缺點，DMF 會使微生物中毒，對生物處理造成極大沖擊；物化法中吸附法的可再生性差、萃取中使用的有機物存在二次污染的可能性；化學法處理DMF 廢水具有反應快，操作簡單的優點，相對于氧化法，堿性水解法處理DMF廢水具有反應條件溫和、分解徹底的優點，更適合工業化應用〔5〕。在堿的作用下，DMF 水解反應方程式如下：

向含DMF 的廢水中加入NaOH，使之發生堿性水解反應生成DMA 和甲酸鹽，用空氣趕出DMA，并對DMA 進行收集。筆者對采用此方法處理DMF 廢水進行了實驗研究。

1 廢水水質與實驗方法

1.1 廢水來源

DMF 廢水取自揚子石化烯烴廠，烯烴廠的丁二烯抽提裝置采用GPB 工藝，以DMF 作為萃取劑，從乙烯裂解的C4 中抽提出聚合級丁二烯產品。其中產生DMF 廢水的主要來源包括C4 原料中的水分、停車時設備水洗廢水以及部分設備泄露的水分等，廢水中含油量嚴重超標，其中含有二氯甲烷、糠醛等有機物，廢水成黃色，主要水質指標：pH 為9~10、TOC為28 000 mg/L、COD 為38 600、DMF 為34 800、B/C為0.10。

1.2 實驗方法

取適量廢水置于吹脫容器中，加入NaOH，用水浴加熱控制溫度同時控制氣液比、吹脫時間等條件，進行單因素實驗，并對處理后廢水中的DMF 含量、COD、TOC、BOD5進行測量，最終確定最佳實驗條件。處理后產生的二甲胺用30%硫酸進行吸收。

1.3 測量方法

DMF：紫外分光光度法〔6〕。TOC：島津TOC-VCSN總有機碳分析儀。COD：GB 11914—1989 重鉻酸鉀法。BOD5：HJ 505-2009 稀釋與接種法。

2 實驗結果與討論

2.1 加堿量對DMF 廢水吹脫效果的影響

取定量DMF 廢水，在室溫（25 ℃）條件下控制氣液比為3 000∶1，吹脫時間5 h，用不同NaOH 的投加量進行吹脫實驗，實驗結果如圖 1 所示。

圖 1 NaOH 投加量對DMF 廢水吹脫效果的影響

由圖 1可見，NaOH 的投加量對DMF 的去除效果有顯著影響，當投加量小于40 g/L 時，TOC 和DMF 的去除率成平穩上升趨勢；達到40 g/L 時，TOC 去除率可達60%，而DMF 去除率達到96%。此時DMF 基本上完全分解，繼續加大堿的用量，對TOC 與DMF 的去除效果影響不大，因此最佳的投加量應控制在40 g/L 左右。

2.2 溫度對DMF 廢水吹脫效果的影響

取定量DMF 廢水，控制NaOH 投加量為40 g/L，氣液比為3 000∶1，吹脫時間5 h，選取不同溫度進行吹脫實驗，實驗結果如圖 2 所示。

圖 2 溫度對DMF 廢水吹脫效果的影響

由圖 2 可見，不同溫度下進行的DMF 吹脫實驗，最終吹脫結果變化不大，TOC 去除率在58%~60%，DMF 去除率在92%~99%，實驗過程中發現，溫度影響實驗的速率，但對TOC 與DMF 的最終去除率并無多大影響，因此，為降低能耗，最佳的吹脫溫度選取室溫。

2.3 吹脫時間對DMF 廢水吹脫效果的影響

取定量DMF 廢水，室溫（25 ℃）條件下，控制NaOH 投加量為40 g/L，氣液比為3 000∶1，選取不同吹脫時間進行吹脫實驗，實驗結果如圖 3 所示。

圖 3 吹脫時間對DMF 廢水吹脫效果的影響

由圖 3 可見，TOC 與DMF 的去除率隨著時間的增加而增大，反應5 h 以后，兩者的去除率幾乎沒有變化，而反應5 h 時，TOC 去除率達60%，DMF 去除率可達95%，因此最適合的反應時間選取在5 h。

2.4 氣液比對DMF 廢水吹脫效果的影響

為確定最佳氣液比，在室溫（25 ℃）條件下，控制NaOH 投加量為40 g/L，吹脫時間5 h，選取不同試驗研究工業水處理2013-09，33（9）64氣液比進行吹脫實驗，實驗結果如圖 4 所示。

圖 4 氣液比對DMF 廢水吹脫效果的影響

由圖 4 可見，氣液比為3 000∶1 以下時，TOC 與DMF 去除率隨著氣液比增大而增大，當氣液比超過3 000 時，兩者的去除率幾乎沒有變化，最高TOC 去除率達60.1%，DMF 去除率達98%，因此合理的氣液比為3 000∶1。具體參見http://m.xhxdt.com更多相關技術文檔。

3 結論

實驗以DMF 為例驗證了吹脫工藝的可行性，并對DMF 廢水中TOC 及DMF 的去除進行了研究，實驗結果表明：在室溫下，加堿量為40 g/L，氣液比為3 000∶1，吹脫反應5 h，TOC 去除率達到60.1%，DMF去除率可達95%以上，此時DMF 廢水的BOD5提高到了0.39，可生化性明顯提高，說明DMF 廢水經加堿吹脫處理后可以滿足生化降解要求，可直接稀釋后進入生化系統。