1-氨基蒽醌还原废水的处理方法与流程

1.本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及1-氨基蒽醌还原废水的处理方法。


背景技术：

2.1-氨基蒽醌是一种有机化合物，分子式为c
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h9no2，为红宝石色晶体，其是一种重要的染料中间体，可用于制备还原染料、酸性染料、分散染料、反应性染料和直接染料。目前1-氨基蒽醌的制备方法主要包括硝化还原法和蒽醌磺酸盐氨解法。在1-氨基蒽醌制备过程中，会产生大量的废水，此类废水不仅成分复杂，不可生化，还含毒性物质，强碱性，属目前最难治理的高盐度高浓度难降解有机废水之一。
3.目前，1-氨基蒽醌还原废水的处理方法包括中和-沉淀、气浮、砂滤、化学沉淀、生化法(厌氧处理法和好氧处理法)等，且近年来也兴起一些先进的处理技术，如：臭氧氧化法、混凝沉淀-fenton催化氧化技术，电催化氧化技术，细菌处理法，电子束脱色法等。这类处理方法目前仍处于实验室研究阶段，存在的缺陷是：处理时间长，成本高，投资大，不适用于工业化处理。公司目前采用的1-氨基蒽醌处理工艺主要是中和-沉淀法，向还原废水中加入硫酸，而后经固液分离后，将废渣转入专业的公司处理，废水转入公司废水站。这类废水存在色度高，cod含量及氨氮含量高的特点，且在固液分离过程中废水中溶解的硫化氢、二氧化硫等气体逸出，会严重影响生产环境和操作人员的身体健康，且存在安全隐患。因此，亟需开发一种新的1-氨基蒽醌还原废水的处理方法，旨在改善废水质量、降低废水中cod、硫化氢及二氧化硫含量，保证废水达到国家排放标准。


技术实现要素：

4.本发明意在提供1-氨基蒽醌还原废水的处理方法，旨在改善废水质量、降低废水中cod、硫化氢及二氧化硫含量，保证废水达到国家排放标准。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：1-氨基蒽醌还原废水的处理方法，包括如下步骤：
6.步骤一、向反应釜内加入硫酸和硫酸亚铁，搅拌到硫酸亚铁完全溶解，而后将1-氨基蒽醌还原废水加入到反应釜内；
7.步骤二、向反应釜内加入脱色剂和双氧水，脱色剂为经酸改性处理的活性炭；
8.步骤三、固液分离，液相的废水部分补加双氧水处理，搅拌并鼓气处理，而后固液分离；
9.步骤四、固液分离后的滤液利用大孔树脂吸附处理。
10.优选的，作为一种改进，步骤一中，将1-氨基蒽醌还原废水加入到反应釜内时，当反应釜ph测定值在2-4时，停止添加废水。
11.优选的，作为一种改进，步骤一中，添加1-氨基蒽醌废水过程中产生的尾气用液碱吸收处理。
12.优选的，作为一种改进，步骤二中，双氧水与1-氨基蒽醌还原废水的体积比为1:7，
双氧水的浓度为5％。
13.优选的，作为一种改进，步骤二中，脱色剂与1-氨基蒽醌还原废水的质量比为1:100-120。
14.优选的，作为一种改进，步骤二中，活性炭的改性方法为：在超声波处理下利用硝酸酸化氧化。
15.优选的，作为一种改进，步骤二中，改性温度为50℃，时间为2-2.5h。
16.优选的，作为一种改进，步骤二中，改性后的活性炭冷却后，去离子水冲洗至中性，105℃烘干。
17.优选的，作为一种改进，步骤二中，步骤二中，活性炭改性前进行活化处理，活化温度为700-850℃。
18.优选的，作为一种改进，步骤三中，补加双氧水的浓度为5％，双氧水与废水的体积比为1:10，双氧水处理时间为20min。
19.本方案的原理及优点是：本技术方案中，针对1-氨基蒽醌废水处理在现有技术中的中和沉淀法的基础上，进行了工艺优化，为了降低1-氨基蒽醌废水的色度，利用活性炭进行吸附。活性炭与石墨一样剩余石墨结构类物质，是由许多碳六角环组成的微晶构成，主要由碳氧元素成，碳含量最高，几乎不含氮和硫。这些表面元素决定了活性炭的酸碱性、吸附选择性和导电性等，在活性炭表面形成羧基、酚羟基、和羰基等亲水基团，表面具有一定的亲水性。木质活性炭表面在低温情况下含酸性基团，随着温度升高碱性基团增多，活性炭粒子内细孔分布是不同的，大孔壁上分布着中孔，中孔表面上又充斥着大量微孔，吸附物质首先在大孔和中孔内扩散，再吸附到微孔里。活性炭微孔的孔径对于活性炭的吸附能力具有关键影响，直接关联吸附效果。现有技术中普通的活性炭中孔的数量相比微孔较少，对于比表面积的贡献很少。中孔的作用主要为：是吸附质到达微孔内的主要通道，并且可以使大分子物质进入到孔内。大孔的孔容大，比表面积较小，可以作为吸附质扩散进活性炭内部的通道，含量也相对比较少。本技术方案为提升活性炭的吸附能力，对活性炭的吸附过程进行研究和分析：一个吸附过程的完成包括以下步骤，在活性炭的外表面有一水流滞流层，被吸附的物质要靠浓度差才能穿过滞流层接触活性炭，之后扩散进入表面的大孔中，再从活性炭的大孔中扩散到中孔里，再继续扩散到微孔完成一次吸附过程。分析整个吸附的流程，吸附的速度取决于扩散速度和吸附反应速度。为提高扩散速度和吸附反应速度，本技术方案在使用前对活性炭进行改性处理，加入硝酸溶液进行氧化改性处理活性炭，减少灰分、扩孔改变孔结构及数量，增加比表面积，进而增强活性炭的吸附能力。在利用改性活性炭进行废水吸附处理前，需要先对活性炭进行活化，本技术方案活化过程选择化学-物理联合活化法，先用氯化锌浸泡处理炭材料，之后超声波处理的方式去除活性炭表面杂质，达到最佳的激活效果。通过实验验证，本方案通过对工艺步骤及工艺把参数的全面优化，且结合对活性炭处理条件的协同优化，对1-氨基蒽醌废水的色度、cod及氨氮降解率均达到90％以上。经检测，处理后的废水符合《污水综合排放标准》(gb8978-1996)一级标准排放标准。
具体实施方式
20.下面通过具体实施方式进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施方式所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；所用的实验
方法均为常规方法；所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。
21.实施例1
22.1-氨基蒽醌还原废水的处理方法，包括如下步骤：
23.步骤一、在中和反应釜内加入稀硫酸，而后开启搅拌，在搅拌状态下加入硫酸亚铁，搅拌到硫酸亚铁全部溶解。
24.步骤二、将1-氨基蒽醌还原废水先进行曝气处理，而后滴加入配置好的中和反应釜中，滴加1-氨基蒽醌废水的过程中控制酸度，当中和反应釜的ph测定值在3时，停止滴加废水。
25.步骤三、向酸性体系内加入1-氨基蒽醌废水过程中产生的尾气用液碱(10％氢氧化钠)吸收，生产亚硫酸钠水溶液，用于公司的溴化车间套用。
26.步骤四、向中和反应釜内加入脱色剂(活性炭)和5％的双氧水，脱色剂加入量为废水：脱色剂＝100:1(质量比)，双氧水加入量为废水：双氧水＝7:1(体积比)，搅拌20min，用压滤机进行固液分离，步骤二、步骤四的处理温度为35℃。
27.本实施例中的活性炭经改性处理，活性炭改性的具体操作为：
28.(1)活性炭的活化：先用氯化锌浸泡处理炭材料，取出烘干后，隔绝空气加热至800℃，保持0.5-1h后，用稀盐酸及水充分洗涤烘干。将炭化料放入管式炉通入空气掺入适量水蒸气进行活化，活化温度为700℃。
29.(2)活性炭的改性：将活性炭超声处理30min后，在超声波处理条件下，15克干燥且内活化后的活性炭被放入一定质量分数的硝酸溶液中，升温至50℃，维持温度2小时进行硝酸酸化氧化，而后冷却至室温过滤，去离子水冲洗至中性，105℃烘干待用，完成硝酸改性，得到改性活性炭，活性炭的比表面积为1500-1600m2/g。通过对改性后的活性炭进行sem分析，改性后的活性炭表面均出现了聚合物状颗粒，活性炭表面的微孔被打开，一些堵塞的微孔被打开，活性炭孔隙增加，中孔的数量显著增多，增加了对大分子物质的吸附性能。
30.步骤五、固废送专业公司处理，废水进入酸化反应釜，补加5％双氧水(废水：双氧水＝10:1，体积比)，双氧水补加完成后，搅拌20min，开启罗茨风机鼓气5小时，进入压滤机实现固液分离。
31.步骤六、将滤液利用大孔树脂吸附处理，流速为1.5bv/h，时间为12h。
32.实施例2活性炭改性条件对活性炭比表面积及孔容积的影响
33.比表面积及孔容积采用bet表征、扫描电镜测定，具体实验设计及实验结果如下：从表1数据可知，采用本技术方案对活性炭进行改性处理，能够显著提升活性炭的比表面积和孔容，而超声活化以及活化的温度对活性炭的孔容和孔径均有一定影响。活化后未进行改性吹或者改性前未进行活化处理，均会显著降低活性炭的比表面积和孔容，且活化后未经改性处理影响更为明显。
34.表1
35.[0036][0037]
实施例3活性炭改性条件对1-氨基蒽醌废水处理效果的影响
[0038]
本实施例主要考察活性炭的添加与否以及活性炭的改性与否与1-氨基蒽醌废水中cod去除率、氨氮去除率及脱色率的影响。本实施例所用的氨基蒽醌还原废水各项指标如下：cod为33100mg/l，氨氮含量为660mg/l，盐含量13％，ph＝13.5。探究实施例2中实验组1-7的处理下对1-氨基蒽醌废水处理效果的影响。
[0039]
各表征指标的检测方法如下：
[0040]
cod含量：cod含量根据hj/t 399-2007标准测定。
[0041]
cod去除率＝(cod
反应前-cod
反应后
)/cod
反应前
×
100％。
[0042]
色度：色度通过反应前后最大吸收波长处(348nm)的吸光度测定。
[0043]
脱色率＝(abs
反应前-abs
反应后
)/abs
反应前
×
100％。
[0044]
氨氮含量：氨氮的测定采用《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》(hj535-2009)。
[0045]
氨氮去除率＝(氨氮含量
反应前-氨氮含量
反应后
)/氨氮含量
反应前
×
100％。
[0046]
表2
[0047][0048]
[0049]
从表2数据可知，采用本技术方案对活性炭进行改性处理后在对1-氨基蒽醌进行处理，能够在cod降解率、脱色率以及氨氮去除率上表现更优，其总体趋势与表1数据存在一定对应性。
[0050]
实施例4废水处理条件对1-氨基蒽醌废水处理效果的影响
[0051]
本实施例在实施例1的基础上，对1-氨基蒽醌废水的处理条件进行调整，探究处理条件对1-氨基蒽醌废水处理的影响，具体实验设计及实验结果如表3所示。1-氨基蒽醌废水的处理条件对cod降解率、脱色率以及氨氮去除率均有一定影响，总体来看，利用本技术方案改性活性炭进行吸附处理，效果均显著由于使用未经改性的普通活性炭。在吸附后补加双氧水处理、大孔树脂吸附处理，均对1-氨基蒽醌废水的处理效果具有明显的促进作用。
[0052]
表3
[0053][0054][0055]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。