活性炭吸附含MDA及苯胺盐水的研究

郭 林，曹长青

（1. 青岛科技大学化工学院，山东 青岛 266042; 2. 青州市环境保护监测站，山东 青州 262500）

活性炭吸附含MDA及苯胺盐水的研究

郭 林1,2，曹长青1

（1. 青岛科技大学化工学院，山东 青岛 266042; 2. 青州市环境保护监测站，山东 青州 262500）

MDA缩合工段生产的废盐水中含有少量的胺类有机物，主要是苯胺、MDA等。废盐水中NaCl、NaOH浓度高，一般的处理方法难以实现。采用活性炭法处理含胺废盐水，对影响活性炭吸附的因素进行了系统研究。研究结果表明，对于吸附效果好且预处理容易的大颗粒活性炭进行脱附很困难，不现实，不经济，大颗粒活性炭在MDA浓度为1×10-6时，吸附达到平衡，不再吸附MDA，吸附后的活性炭难以回收利用。

苯胺；MDA；活性炭；吸附

随着化学工业的迅速发展，大量有毒有害的有机化合物进入水环境中，给人类造成了严重危害。化学行业排放的废水量占全国工业废水排放总量的20%以上，位居第一。其中，苯酚、苯胺类及其它有毒有害有机物的排放量又占化工行业废水排放量的第一位。

由于苯胺对生态生物的毒性，在排水中要求严格控制，我国规定的污水综合排放标准中苯胺的最高允许排放浓度为1.0 mg/L[1]。MDA生产的缩合工序中产生大量工业废水，该废水含有约15%至17%的无机盐，pH值在12至14左右，有机物的主要成分是苯胺和二胺（MDA）等[2]。由于盐的浓度高，处理起来相对较困难。

对于废水中苯胺类物质的去除，研究对象多为苯胺浓度较高（如数千10-6）的废水，对极低浓度的含胺废盐水的研究则鲜有报道。在我国，大孔吸附树脂作为一种高效的分子吸附剂已在芳香酸生产废水治理领域获得了一定的应用，其中，树脂吸附法在对含苯酚、对硝基苯酚、对氨基酚、2-萘酚等废水处理取得了成功的应用[3-5]，处理苯胺类有机废水的报道较少。本课题在以前用大孔树脂吸附法处理芳香酸类有机物的基础上，进行了活性炭吸附处理含胺（主要成分为苯胺和MDA）废盐水的探索性研究，以期找到经济、有效的处理方法。

1 实验部分

1.1 主要原料

实验所用主要原料见表1。

表1 实验所用主要原料Table 1 Main raw materials for the present experiment

1.2 主要仪器

实验所用仪器见表2。

表2 实验所用仪器Table 2 Main equipments for the present experiment

1.3 活性炭吸附剂和脱附剂用量

不同颗粒粒径活性炭吸附剂用量和不同种类脱附剂用量分别见表3和表4。

表3 活性炭用量Table 3 Activate carbon amount used in this experiment

表4 脱附剂用量Table 4 Desorption agent amount used in this experiment

1.4 生产工艺

在一定原料温度下将含胺废水以一定的流速自上而下通过装有一定体积活性炭的玻璃吸附柱。取样分析不同时段（隔30 min）吸附流出液中苯胺的浓度，当达到泄露点（流出浓度骤然上升的转折点）时，为一个周期，绘出动态吸附曲线。改变含胺废水的浓度、吸附流速、pH值和温度等因素，考察上述因素对活性炭吸附性能的影响，以确定最佳吸附操作条件。

2 结果与讨论

本实验选取不同颗粒粒径的活性炭作为吸附剂，分别以1#至9#表示；选取甲醇、5%盐酸、10%盐酸和纯水作为脱附剂，在不同操作条件下，对活性炭吸附和脱附性能进行了系统研究。

2.1 不同粒径活性炭吸附结果

本文在实验过程中，采用60 ℃的恒温水浴振荡器，转速120 r/min。称取经预处理并干燥至恒重的不同型号活性炭一定量于250 mL锥形瓶中，加入已知浓度的模拟MDA盐水，进行模拟MDA盐水的静态和动态吸附和脱附实验。24 h后取样分析，活性炭吸附实验结果和吸附能力分别见表5和表6。

表5 活性炭吸附实验结果Table 5 Experimental results of activate carbon adsorption

表6 活性炭的吸附能力Table 6 Adsorption ability of activate carbon

由表5和表6可见，大颗粒活性炭和粉末活性炭的吸附效果较好，而小颗粒活性炭吸附效果较差，考虑到活性炭的预处理，大颗粒活性炭更容易处理，选用大颗粒活性炭进行含MDA废水处理为一适宜的操作方式。

2.2 不同粒径活性炭脱附结果

本文在实验研究中，对1#，2#，3#，7#大颗粒活性炭进行处理，进行脱附实验。具体实验条件如下：采用60 ℃的恒温水浴振荡器，转速120 r/min。48 h后进行取样分析。活性炭脱附实验结果见表7所示。

表7 活性炭脱附实验结果Table 7 Experimental results of activate carbon desorption

由表7实验结果表明，吸附后的大颗粒活性炭进行脱附很困难，进行脱附不现实，不经济，而且大颗粒活性炭对于1×10-6的MDA盐水基本没有吸附能力。也就是说，大颗粒活性炭在MDA浓度为1 ×10-6时，吸附达到平衡，不能再继续进行吸附MDA。

3 结 论

本文通过活性炭吸附法对苯胺盐水和MDA盐水处理进行了系统研究，经过系列实验，得到如下结论：

(1)大颗粒活性炭和粉末活性炭的吸附效果较好，而小颗粒活性炭吸附效果较差，考虑到活性炭的预处理，大颗粒活性炭更容易预处理，所以选用大颗粒活性炭进行吸附MDA为适宜操作工艺。

（2）吸附后的大颗粒活性炭进行脱附很困难，而且大颗粒活性炭对于1×10-6的MDA盐水没有吸附能力，即吸附达到平衡。

（3）综合各方面的因素，选用大颗粒活性炭进行吸附效果较好，但是脱附效果不好，吸附后的活性炭不能够回收再利用。

［1］高俊发. 水环境工程学[M]. 北京:化学工业出版社，2003.

［2］张宏科，曲然，苏涛，等. 活性炭吸附法脱除MDA缩合废盐水中胺类有机物的研究[J]. CPUA CONFERRENCE, 2006 (3): 402-409.

［3］张伟, 雍鹤野, 陈雪琴. 树脂吸附法处理含对硝基苯酚工业废水[J].中国氯碱, 2003 (4): 39-41.

［4］王勇，张全兴，陈金龙. 树脂吸附法处理2-萘酚工业废水的研究[J]. 离子交换与吸附，1997，13（6）：573-578.

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Study on Adsorption Treatment of Saline Wastewater Containing MDA and Aniline by Using Active Carbon

GUO Lin1,2, CAO Chang-qing1
（1. College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266042, China; 2. Qingzhou Environmental Protection Monitoring Centre, Shandong Qingzhou 262500, China）

There are some organic amines in saline wastewater from MDA condensation process，such as aniline, MDA and so on. Because the aniline wastewater contains high concentration sodium chloride and sodium hydroxide, it is difficult to treat the wastewater with ordinary methods. In this paper, the aniline wastewater was treated by active carbon method, and factors to affect the activated carbon adsorption were studied. Experimental results show that the big particle active carbon has nice adsorption result and easy pretreatment procedure. However, the big particle active carbon can not desorbed easily. So to use the big particle active carbon is not practical and economical. When the MDA concentration is 1×10-6, adsorption reaches equilibrium, and used active carbon can not be recycled.

Aniline; MDA; Active carbon; Adsorption

TU 426.94

： A

： 1671-0460（2014）01-0027-02

2013-07-10

郭林（1986-），男，山东青州人，工程师，2008年毕业于青岛科技大学化学工程与工艺专业，研究方向：从事环境化工工作。E-mail：glhappy1986@1963.com。