合成革廠廢水回收DMF的方法

DMF化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，難以進行生物降解，那是一種極性溶劑，被稱為萬能溶劑。它一般僅僅是作為載體溶劑，在進行實驗過程時，它不與其他的化學物質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的化學反應(yīng)，同時在生產(chǎn)過程中DMF的損耗幾乎沒有，因此它可以全部進入生產(chǎn)的化學廢水當中，所以我們必須重視DMF廢水的處理問題，如果不對廢水進行處理，那么對環(huán)境造成的危害是不可估量的。并且DMF對人體也有一定的危害，它可以通過進入人體的呼吸道以及消化系統(tǒng)中等方式進入人體內(nèi)，因而極其容易使人類患有癌癥等疾病。在當今社會中，我國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)約時間，而且降低經(jīng)濟成本。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。

蒸餾法常常用來分離純凈物和廢棄液體。使化學廢水達到提純液態(tài)有機化合物的目的。蒸餾法的實驗操作原理是使用且合理的利用液體混合物中各化學物品部分成分的揮發(fā)程度差異，從而在相同的溫度下，實現(xiàn)有一部分液體可以汽化，并且隨著冷凝管達到部分冷凝狀態(tài)，最終實現(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實現(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)之間的沸點不同，從而達到進行分離的作用以及有色的雜質(zhì)之間的顏色不同實現(xiàn)物質(zhì)分離，總體來說它屬于一種傳質(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)。氣液剛開始接觸時是不平衡的，液相中易揮發(fā)的組成成分會向氣象中轉(zhuǎn)移，直到兩者達到平衡為止，每層塔上都會有熱量的傳遞，氣液在塔中會逆流接觸，經(jīng)過部分冷凝后，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程相對的簡單，工廠投入資本較低，只要保證了精餾塔的操作嚴謹度，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，會產(chǎn)生甲酸和二甲胺，甲酸會腐蝕設(shè)備，并且二甲胺帶有惡臭氣體，會對人體造成傷害，可能會造成二次的環(huán)境污染。真空精餾法的重點是降低操作的壓力，來達到DMF分解的效果，操作方法的能源消耗非常大，會增加工廠投入成本。三效蒸餾法有三級減壓塔，從塔頂蒸餾出來的蒸汽會傳送給二級減壓塔，二級減壓塔傳送出來的蒸汽會供給給二級減壓塔，二級減壓塔的蒸汽會提供給一級減壓塔再沸器，這樣就節(jié)省了熱能的消耗。三效減壓塔新工藝利用了國內(nèi)現(xiàn)有的低壓蒸氣為傳媒，可以使三塔回收效率達到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常壓分餾對精粹塔的效率要求較高，只要精粹塔基礎(chǔ)設(shè)施達標，操作步驟嚴謹，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DMF進行酸堿中和處理，溫度越高，壓強越高，DMF的分解越快，因此常常采用減壓蒸餾方法對其進行處理。

4.減壓蒸餾法。

減壓蒸餾法回收DMF的總體回收率可高達95%，回收純度非常大，有的甚至達到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，必須對蒸餾系統(tǒng)進行密封性檢測。

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，或者進行多次萃取實驗，這顯而易見會增加工廠的經(jīng)費成本，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)費成本，適用于工廠進行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)來凈化廢水，并且飽和的吸附活性炭必須做進一步的化學處理，避免造成環(huán)境污染。低濃度的DMF可以利用活性炭進行吸附，再將飽和的活性炭介質(zhì)用CH2C2進行回收?；钚蕴课椒ú僮鞑襟E簡單，回收效果較好，便于工廠進行操作。但是脫附液的合理處理問題目前還有待進一步的探究。

二、生化法

1.好氧降解法。

自然界中存在的許多有機物可以分解生產(chǎn)革中產(chǎn)生的DMF廢水?？茖W家通過研究點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，然后科學家們用好氧生物降解法來降解生產(chǎn)革中產(chǎn)生的DMF廢水，結(jié)果顯示DMF的吸收率達到了95%左右，這個結(jié)果表明經(jīng)過好氧降解法降解后的廢水可以達到國家廢水排放的標準。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菌和真菌等，把他們富集起來進行培養(yǎng)可以用來降解廢水。曾經(jīng)有實驗表明，合成革廠附近經(jīng)過工業(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5天的處理后，DMF去除率可以高達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、化學法

化學法的反映環(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會發(fā)生化學反應(yīng)，生成DMA和甲酸鹽，然后用富集空氣焚燒將DMA清除，進行焚燒是最終產(chǎn)生的是氮氣和二氧化碳，剩余的甲酸鹽可以通過生物法的方法處理?；瘜W法反應(yīng)焚燒時候需要消耗大量的熱，因此此種方法處理DMA需要的經(jīng)費成本較高，有可能會造成二次的空氣污染。對化學法進行改進之后，可以將二甲胺進行高效的回收處理，DNA也可以用水靜態(tài)或冷凝，鹽酸等方法進行吸收，回收率高達100%，生成的鹽酸二甲乙胺的純度非常高。使用化學法處理工廠生成的DMF廢水，對反應(yīng)條件要求不高，反應(yīng)溫度溫和并且分解的非常徹底，并且操作方法簡便，適合于工業(yè)化生產(chǎn)中大面積應(yīng)用。

化學法的主要原理是在堿性的環(huán)境下進行，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)量分數(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，同時在實驗的出口處需要使用鹽酸和水對反應(yīng)廢物進行吸收，同時使用冷凝方法進行回收。通過實驗結(jié)果可以看出：在60℃的時候，DMF和氫氧化鈉完全反應(yīng)，同時對反應(yīng)進行氣脫30分鐘，DMA可以完全進行分解，同時鼓出來的DMA可以用三種方法進行回收。分別是水靜態(tài)吸收，此方法的吸收效率很高，可以達到95%。此外是冷凝進行回收，它的回收效率較低，僅可達到81%，最后一種方法是鹽酸進行吸收，回收效率可以達到100%，但是生成的鹽酸二甲胺廢物必須要通過進行精制實驗進行回收，其操作過程路線繁長。

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。當對二甲胺進行吹脫的實驗時，必須要求是堿性環(huán)境，溫度升高，增加噴淋的強度，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。當堿性越強時溶解度越小。因此實驗過程中要適當?shù)脑黾訅A性溶液的含量，但是如果堿性溶液太多的話會腐蝕設(shè)備，也會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，適當?shù)目刂扑數(shù)臍怏w溫度就會使二甲胺排出塔外被鹽酸溶液吸收，然后經(jīng)過結(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，溫度升高時它在水中的溶解度會明顯下降。采用熱空氣吹脫二甲胺，就是利用它的這個特性。通過實驗可以看出來，當溫度升高時，二甲胺的去除率也會升高，溫度達到100℃時，二甲胺的去除率可以達到95%左右，所以溫度100℃是熱空氣吹出二甲胺的最佳溫度。強度直接影響到汽液接觸的充分程度，當噴淋強度增大時，廢水處理量也可以增多，但是過大的噴淋強度也會增加塔體的阻力，增加氣體的消耗，所以二甲胺的凈化效果也會變差。如果噴淋強度過小的話，不滿足氣液傳質(zhì)的條件，那么凈化效率就會大大的降低。根據(jù)多次實驗表明制作塔的噴淋強度保持在2.5到3.5m3/(m2?h)效果是最佳的。

當其他因素條件不變時噴淋量增大，會導(dǎo)致填料層的空隙率減少，這時空氣塔的傳質(zhì)率也會變小。在二甲胺吹脫過程中，適當?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。在實驗中通過。實驗中，在100℃條件下，堿液濃度為0.5mol/L時，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隨著氣液比的升高而升高，但是當氣液比到達一定的高度之后，再增加氣液比，二甲胺的去除效率，幾乎不受其影響，但是消耗程度會增大，這意味著工廠會增加更多的資金投入。經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)對比，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，這時二甲胺的去除效率可以達到95%以上，完全符合國家的廢氣排放標準。

2.二甲胺的吸收。

二甲胺的吸收通常是采用化學吸收法。鹽酸可以徹底吸收吹脫出的二甲胺，二甲胺經(jīng)過凈化后又可以再次出售，可以節(jié)約公司的經(jīng)濟成本。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)量分數(shù)可以控制在國家廢水排放標準范圍內(nèi)。

DMF中還有大量的二甲胺惡臭氣體，目前合成革廠都會將其送入鍋爐中進行燃燒。但是其燃燒需要的溫度較高，會造成大量的能量消耗，增加工廠承擔的經(jīng)費成本。二甲胺燃燒后會產(chǎn)生一氧化氮氣體，它會與水反應(yīng)生成亞硝酸和硝酸，對于工廠的凈化設(shè)備有腐蝕的影響，另外有可能排入空氣中形成酸雨，對環(huán)境造成危害。二甲胺可以作為化工原料進行生產(chǎn)，如果進行單純?nèi)紵幚淼脑?，會造成資源的浪費，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

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