1.3 β-萘磺酸廢水處理方法

β-萘磺酸廢水處理方法可采用“溶劑萃取法”“樹脂吸附法”“液膜分離及催化氧化法”等。

1.3.1 溶劑萃取法

眾所周知，溶解在有機(jī)溶劑中的脂肪二胺和三胺相對羧酸來說是十分優(yōu)良的萃取劑。S.T.Yang（1991）^[52]、L.K.Ju（1995）^[53]、T.Kirsh（1996）^[54]等人都有這方面的研究報道。該過程的實質(zhì)是：通過可逆反應(yīng)，胺與酸結(jié)合并進(jìn)入有機(jī)相。在最近的研究中發(fā)現(xiàn)，以苯作為萃取溶劑，Amberlite LA-2二胺作為萃取劑對H₂SO₄和HCl表現(xiàn)出較高的熱力學(xué)選擇性。由于β-萘磺酸是和HCl一樣的單價強酸，所以，以Amberlite LA-2作萃取劑從β-鹽母液中分離萘磺酸是可行的。意大利的Stefano Brandani，Vincenzo Bbrandani等人采用上述有機(jī)相從硫酸稀溶液中分離β-萘磺酸，實驗結(jié)果為分配系數(shù)（Nernst）4×10⁶，分離系數(shù)1.7，可有效地將β-萘磺酸從β-鹽母液中分離出來^[55]。

華東理工大學(xué)環(huán)保工程研究所的何燧源、金云云等人^[56]以三辛胺為萃取劑、苯為有機(jī)溶劑，組成有機(jī)相處理β-萘磺酸廢水。實驗就其萃合物組成、萃取效率、萃取反應(yīng)平衡常數(shù)及溫度對平衡的影響等內(nèi)容進(jìn)行討論。在萃取過程中，三辛胺和β-萘磺酸通過反應(yīng)生成了摩爾比為1∶1的胺鹽萃合物。實驗結(jié)果表明，①單次萃取效率可達(dá)97%以上，這表明，對多環(huán)芳烴磺酸衍生物來說，三辛胺是一種高效萃取劑。②萃取反應(yīng)平衡常數(shù)為5×10³L/mol。③萃取反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度對萃取有利，又由于反應(yīng)熱較小，所以在常溫下進(jìn)行萃取操作適宜。

何燧源、金云云等人^[57]又用萃取第三相形成法治理β-萘磺酸廢水。以三辛胺為萃取劑、煤油為有機(jī)溶劑，將β-萘磺酸水溶液和三辛胺的煤油溶液以一定相比加入到分液漏斗，平衡靜置分層后分為三個相，即萃余相、第一有機(jī)相和第三有機(jī)相。體系中形成的第三相不足整個體積的十分之一，其外觀是一種介于固態(tài)和液態(tài)間的乳白黏性物質(zhì)，在分液漏斗中夾于第一有機(jī)相和水相之間。經(jīng)分析可知，第三組成物是由三辛胺和β-萘磺酸以1∶1的摩爾比結(jié)合形成的胺鹽。在以苯為萃取溶劑的萃取體系中所生成的萃合物可溶于苯，所以不形成第三相，而以煤油為萃取溶劑的體系中雖則生成同樣化學(xué)組成的萃合物，但因其不能溶于煤油，從而形成了第三相。第三相的組成應(yīng)是一種多分子聚合物，用[R₃N HA]_n表示其化學(xué)組成。實驗結(jié)果表明，其萃取效率達(dá)到98%以上，平衡常數(shù)為3.39×10³ L/mol。

研究表明，①被萃取物高度聚集于第三相。②使用介電常數(shù)較大的萃取溶劑（如苯）或在有機(jī)相中添加調(diào)相劑（如正辛醇），可避免第三相生成。但對某些實際工業(yè)廢水處理來說，避免了第三相卻不利于萃取效率的提高，并由此可能導(dǎo)致操作藥劑費用增多等不利結(jié)果。③水相中被萃取酸的初始濃度較高時一般會促進(jìn)第三相的生成。

綜上所述，溶劑萃取法可有效地萃取廢水中的β-萘磺酸，但是存在的主要問題是萃取后β-萘磺酸不易分離出來，即反萃比較困難。而且萃取劑消耗量大，處理費用較高。

1.3.2 樹脂吸附法

吸附樹脂又稱聚合物吸附劑（Polymer adsorbents）。它是一類以吸附為特點，對有機(jī)物具有濃縮、分離作用的高分子聚合物。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上有些不帶任何功能基，有些則帶有不同極性的功能基。帶有強極性功能基的樹脂很難與離子交換樹脂嚴(yán)格區(qū)分，因此這類吸附樹脂有時也叫離子交換樹脂。以往使用的吸附材料主要有活性炭、合成沸石、硅膠、活性氧化鋁、活性白土。近年來，合成的吸附材料取得了很大進(jìn)展，其中包括在MR型大孔離子交換樹脂研究的基礎(chǔ)上發(fā)展的球形、高比表面的大孔吸附樹脂^[58]。

目前，已有采用樹脂吸附法處理萘系染料中間體廢水的報道，取得了一定的進(jìn)展^[59，60]。據(jù)報道，采用“預(yù)處理-樹脂吸附-脫附回收”工藝處理高濃度β-萘磺酸廢水，取得了良好的效果，其工藝流程如圖1-1所示。對于廢水濃度在10000mg/L以上，采用CHA-101樹脂吸附，其工作吸附容量為75g/L左右，β-萘磺酸去除率可達(dá)75%左右，用75%的乙醇脫附再生。結(jié)果見表1-3。

1.3.3 液膜分離及催化氧化法

合肥工業(yè)大學(xué)的彭書傳等人^[61]先采用液膜分離技術(shù)對β-萘磺酸鈉生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理回收其中的β-萘磺酸，然后用H₂O₂-Fe^2＋催化氧化進(jìn)行深度處理，取得很好的效果。研究采用工業(yè)煤油為膜溶劑，表面活性劑E644（華東理工大學(xué)），流動載體為三辛胺，內(nèi)相試劑為0.5%硫酸。將乳液成分按一定的比例及順序加入如花似錦乳化器內(nèi)，制成W/O乳液。在攪拌條件下，將乳液緩慢地加入定量廢水中，接觸時間10min，通過正交實驗得到最佳膜配方：油內(nèi)比1∶1，乳水比1∶4，表面活性劑用量為3%，流動載體用量為8%。在此條件下，COD去除率為78.50%，β-萘磺酸去除率為85.25%，色度為90.2%。廢乳采用電破乳法破乳，破乳后水相為β-萘磺酸的濃溶液與原廢水相比濃縮6倍以上，油相可重復(fù)使用。液膜分離后，雖然廢水中部分有用物質(zhì)得以回收，但出水水質(zhì)仍然較差，研究進(jìn)一步采用H₂O₂-Fe^2＋對其進(jìn)行深度處理。

采用液膜分離及H₂O₂-Fe^2＋催化氧化法聯(lián)合處理β-萘磺酸鈉廢水，取得了極好的效果，廢水COD總?cè)コ蔬_(dá)到99.54%，色度去除率達(dá)到94.14%。但該法存在的缺點是處理費用高、操作復(fù)雜、不易于規(guī)模化生產(chǎn)。

由上面的論述分析可知，“溶劑萃取法”存在萃取劑消耗量大、萃合物分離困難、處理費用高的缺點；“樹脂吸附法”存在吸附率低、工藝復(fù)雜的缺點；“液膜催化氧化法”存在處理工藝復(fù)雜、處理費用高、不易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)等缺陷。