對位酯氯磺化廢水處理方法

　　對位酯是乙基砜型活性染料重要的中間體之一，其全稱是對氨基苯基-β-羥乙基砜硫酸酯。常用的合成對位酯的方法有乙酰苯胺路線、巰基乙醇路線、硫醚氧化路線、環(huán)氧乙烷路線，其中乙酰苯胺路線是長期以來我國生產(chǎn)對位酯所采用的主要方法。

　　乙酰苯胺路線合成對位酯的具體過程為：以乙酰苯胺為起始原料，先氯磺化，再用亞硫酸鈉還原，再與氯乙醇縮合，最后進(jìn)行硫酸水解酯化反應(yīng)。其第一步氯磺化廢水為高COD、強(qiáng)酸性、色度較淺的廢水，主要COD來源為乙酸、對氨基苯磺酸、對乙酰氨基苯磺酸等，強(qiáng)酸性主要來源為硫酸。常規(guī)的廢水處理方法如化學(xué)中和法、物理吸附法、光催化氧化法、鐵碳微電解法、生化處理法等處理效果不佳，且處理成本較高。本實(shí)驗(yàn)探究了一種較為合理的處理方法，在處理廢水的同時回收對氨基苯磺酸和硫酸鎂，一定程度上實(shí)現(xiàn)了廢水的資源化利用，降低了成本和后續(xù)的廢水處理負(fù)擔(dān)。

　　1、實(shí)驗(yàn)原理

　　廢水中含有大量硫酸，其中的對乙酰氨基苯磺酸部分水解為乙酸和對氨基苯磺酸，本實(shí)驗(yàn)中和過程中放出大量熱，一部分乙酸隨著冷凝水被蒸出，進(jìn)一步促進(jìn)了對乙酰氨基苯磺酸轉(zhuǎn)變?yōu)閷Π被交撬?。對氨基苯磺酸在?qiáng)酸和強(qiáng)堿性環(huán)境下為溶解的成鹽狀態(tài)，在特定的pH值條件下，溶解度較低，在冷水中微溶。利用對氨基苯磺酸的這一理化特性，回收對氨基苯磺酸，去除廢水一部分COD，并實(shí)現(xiàn)后續(xù)廢水濃縮液的套用處理。

　　2、實(shí)驗(yàn)部分

　　2.1 主要儀器和試劑

　　高效液相色譜儀(日本島津公司)。精密增力電動攪拌器(金壇市江南儀器廠)。循環(huán)水式真空泵。氯磺化廢水母液(車間自制)。氧化鎂(重質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%)?；钚蕴?。

　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　氯磺化廢水原水水質(zhì)：pH<0.5。COD18339mg/L。SO42-300146mg/L。Cl-8520mg/L。氨氮101mg/L。廢水密度1.21g/cm3。色度較淺。

　　2.2.1 中和脫色

　　在帶有減壓蒸餾裝置的500mL燒瓶中稱取廢水300g(250mL)，開啟攪拌，并開啟適量真空，緩慢加入氧化鎂，控制體系為沸騰狀態(tài)，緩慢蒸出水和乙酸。中和至pH值為7.5～8.5，再降溫至75℃，趁熱過濾，得到濾液。向?yàn)V液中加入活性炭1.5g，在75℃保溫攪拌0.5h，趁熱過濾，濾液去下一步。

　　2.2.2 冷卻結(jié)晶

　　將上一步得到濾液緩慢降溫至30℃，過濾，濾餅為含有結(jié)晶水的硫酸鎂。濾液冷凍降溫至10℃，攪拌2h，過濾，濾餅為含有結(jié)晶水的硫酸鎂，濾液去下一步。

　　2.2.3 酸析

　　用氯磺化廢水原水調(diào)節(jié)上一步濾液pH值至1～1.5，在10℃保溫攪拌0.5h，過濾，濾餅即為對氨基苯磺酸，濾液用氧化鎂中和至pH值為7～8，過濾，濾液去濃縮。

　　2.2.4 蒸發(fā)濃縮

　　將上一步濾液轉(zhuǎn)入250ml燒瓶中，升溫至沸騰，蒸發(fā)濃縮，冷凝出水，濃縮至體系余液體積約60mL，并套用至下一批次實(shí)驗(yàn)的中和脫色。

　　3、結(jié)果與討論

　　3.1 pH值對COD去除率和對氨基苯磺酸析出量的影響

　　由于不同pH值對對氨基苯磺酸的析出量和COD的去除率影響很大，且對氨基苯磺酸水溶液呈現(xiàn)酸性，故在酸性范圍選擇了幾個pH區(qū)間考察pH值對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響?？紤]到降溫的成本，實(shí)驗(yàn)選擇了酸析時溫度為10℃，除pH值外其他實(shí)驗(yàn)條件相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

　　由表中可得出pH值在1.0～1.5時，析出的對氨基苯磺酸較多，COD去除率較高，故實(shí)驗(yàn)選取酸析過程pH值為1.0～1.5。

　　3.2 蒸發(fā)濃縮過程濃縮液的套用處理

　　濃縮液重復(fù)處理過程中廢水水質(zhì)的變化見表2，濃縮液套用次數(shù)對對氨基苯磺酸和硫酸鎂的影響見表3。

　　表2中實(shí)驗(yàn)1，體積為250ml、COD為18339mg/L的原水經(jīng)過中和蒸發(fā)出水、硫酸鎂結(jié)晶帶出結(jié)晶水、酸析對氨基苯磺酸帶走COD后，廢水體積變?yōu)?10mL、COD變?yōu)?7655mg/L。對比實(shí)驗(yàn)前后，單個批次實(shí)驗(yàn)COD去除率達(dá)58.7%。

　　由表3可知，隨著套用次數(shù)的增加，回收的硫酸鎂成色逐漸變差。原因是本實(shí)驗(yàn)方法單個批次的實(shí)驗(yàn)并不能完全去除廢水中的有機(jī)物，導(dǎo)致套用的過程中有機(jī)物逐漸富集，COD逐漸升高，進(jìn)而導(dǎo)致出鹽的COD逐漸增高，出鹽成色逐漸變差。

　　由表3可知，在保證出鹽COD和成色的前提下，較合適的套用次數(shù)為6次，即實(shí)驗(yàn)7次。結(jié)合表2可知，實(shí)驗(yàn)7次共處理廢水1750mL，實(shí)驗(yàn)7酸析后剩余的廢水體積為167ml、COD為21365mg/L，作其他處理。對比實(shí)驗(yàn)前后，經(jīng)過6次套用實(shí)驗(yàn)，廢水的COD去除率達(dá)88.9%。

　　4、結(jié)語

　　本實(shí)驗(yàn)方法可作為對位酯氯磺化廢水一種較合適的預(yù)處理方法，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，可濃縮套用處理6次，COD去除率達(dá)88.9%，回收的對氨基苯磺酸純度達(dá)99.7%，硫酸鎂晶型美觀，COD較低，一定程度上實(shí)現(xiàn)了該廢水的資源化利用。(來源：浙江閏土股份有限公司)