化学氧化法处理AKD废水的研究

崔 杨，梁睿渊，何爱晓，赵贵荣，孟 蕾，杨 佩

(甘肃银光聚银化工有限公司，甘肃 白银 730900)

AKD(烷基烯酮二聚体)主要用作造纸纸浆的施胶剂，使纸张不渗水，从而使造纸纸浆能够用于食品包装纸或其它相应的用途，AKD能够提高成纸耐久性，物理强度，特别是耐酸度和撕裂度。AKD的生产主要有两种工艺方法：溶剂法、无溶剂法。其中无溶剂法生产过程中会产生含有少量AKD、三乙胺，NaCl浓度为15%～25%的废盐水。废盐水的pH值在13左右。

AKD废水[1-2]具有盐含量高，碱性强的显著特点，由于三乙胺为低沸点物质，存在于水体中会影响TOC，也对废水的处理方向产生影响。本实验是建立在采用汽提[4]及过滤后的废水作为原液，消除三乙胺及AKD的影响，考察氧化剂[3]去除水中有机物含量的影响因素。

1 化学氧化法工作原理

化学氧化法[5]是处理各种难降解的有机污染物和无机污染物最有效的方法之一。通过加入不同的强氧化剂，可将气态或液态的有机物和无机物氧化为毒性小或无毒性的物质，最终转化为CO2、H2O 等易于分离的小分子物质，达到降低废水COD或TOC的目的。

2 氧化剂筛选

2.1 所用的材料及设备

次氯酸钠(0.9%)(溶液)天津博迪化工股份有限公司 次氯酸钙(粉末)天津市鑫泽精细化工有限责任公司 总有机碳分析仪 Anatel TOC 600、ET99125TOC加热消解器、容量10个，分析精度0.0001 g、手动移液器，上海精密仪器制造厂生产、搅拌器、中压恒流泵、布氏漏斗、恒温水浴摇床。

2.2 试 验

将初级处理后的废水作为实验原液，分别加入具有相同有效浓度的次氯酸钠、次氯酸钙，在相同的温度、pH值下，筛选出更能有效处理水中有机物的氧化剂，见图1、图2。

图2 次氯酸钠累计加入量对TOC值的影响Fig.2 Effect of sodium hypochlorite on TOC

图1 次氯酸钙累计加入量对TOC值的影响Fig.1 Effect of sodium hypochlorite on TOC

2.3 结 果

次氯酸钠和次氯酸钙都能将废水的TOC降低，其原理都是一样的。次氯酸钠实验中，次氯酸钠累积加入2.4 g，TOC降低至1120，每降低100 mg/L TOC 需要1.03 g次氯酸钠。在次氯酸钙实验中，次氯酸钙累积加入2.4 g，TOC降低750，每降低100 mg/L TOC需要0.97 g次氯酸钙。而通过成本比较，次氯酸钙的价格是次氯酸钠的10倍，因此次氯酸钠具有明显的价格优势，后续实验采用次氯酸钠。

3 次氯酸钠处理废水影响因素研究

3.1 实验材料及设备

次氯酸钠(0.9%)(溶液)，天津博迪化工股份有限公司；98%浓硫酸。

Anatel TOC 600总有机碳分析仪；ET99125TOC加热消解器(容量25个)；Φ16×100 mm的试剂瓶消解槽；赛多利斯分析天平(分析精度0.0001 g)；手动移液器，美国热电公司生产；pHS-3C精密pH计，上海精密仪器制造厂生产；搅拌器；中压恒流泵；布氏漏斗；恒温水浴摇床。

3.2 实验水样及电解指标

实验水样由某中试装置提供，经过汽提及过滤后组分分析，TOC为其废水各项指标如表1所示。

表1 AKD产品汽提及过滤后产生的废水指标Table 1 Indicators of waste water produced after AKD product steam mentioning filtration

本实验利用初级处理后的废水，控制pH至在13左右，TOC 的含量在5500～6000 mg/L装置一次盐水用水指标要求如表2所示。

表2 一次电解用水指标Table 2 Indicators of primary electrolysis water

3.3 实验方法

将初级处理后的废水作为实验原液，采用单一变量法，分别通过调节次氯酸钠的加入量，处理体系的pH值，温度等关键参数来处理废水的有机物含量，进而筛选出最佳处理条件。

通过调节次氯酸钠的加入量，调节不同的pH值，改变温度来处理废水的有机物含量。利用总有机碳分析仪来检测处理后的废水TOC及TN值。

3.4 分析方法

利用总有机碳分析仪来确定有机物含量，TOC、TN。

分析条件：测量范围：0～100000 mg/L C，0～5000 mg/L N，全自动多孔位进样器、总氮分析模块、固体分析模块、测定误差与精度≤1%。

3.5 结果与讨论

3.5.1 pH值对降低TOC 的影响

待处理确定废水来源为同一批，次氯酸钠用同一瓶。取50 mL实验原液，用硫酸调pH值[3]，pH值分别为1，2，4，6，8，10，12，加入0.15 g次氯酸钠溶液，考察pH对降低TOC的影响，见图3。

图3 pH值对降低TOC的影响Fig.3 Effect of pH value on TOC reduction

由图3可以看出随着pH值的降低，实验原液的TOC值逐渐降低，酸性条件下TOC值远远小于碱性条件下TOC值，这表明在酸性条件下次氯酸钠具有较强的氧化性。此外，在pH值为2时，TOC值降为最低，说明pH值为2时，次氯酸钠氧化性最好。因此我们选择pH=2的溶液来研究次氯酸钠加入量与TOC的关系。

3.5.2 次氯酸钠加入量的影响

取一定量废水，用浓硫酸调pH=2，抽滤后分别量取50 mL废水加入三口烧瓶中，在不同的烧瓶内加入不同量的次氯酸钠，次氯酸钠量分别为0、0.1546 g、0.3002 g、0.4525 g、0.6065 g、0.7521 g、0.9025 g考察次氯酸钠加入量对TOC的影响，见图4。

图4 次氯酸钠加入量对降低TOC的影响Fig.4 Effect of sodium hypochlorite content on TOC

由图4可以看出，随着次氯酸钠加入量的增大，废水的TOC值不断下降，pH值不断升高。当次氯钠加入0.9 g时，TOC降解为0。

3.5.3 温度对TOC的影响

取一定量废水，用浓硫酸调pH=2，抽滤后分别量取50 mL废水加入三口烧瓶中，在不同的烧瓶内，分别在40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃下加入等量的次氯酸钠，考察水浴温度对TOC的影响，见图5。

图5 温度对降低TOC的影响Fig.5 Effect of temperature on TOC reduction

随着温度的升高到80 ℃，处理后的废水TOC值变大，说明随着温度的升高，次氯酸钠受热分解，导致氧化效果下降，从图5也可以看出，80 ℃时数值没有发生太大变化。因此，反应温度过高都不利于次氯酸钠氧化，所以次氯酸钠氧化废水的反应温度应小于70 ℃。

4 结 论

(1)处理AKD生产废水，可以采用汽提、次氯酸钠氧化方法，氧化有机物，使得TOC<10 mg/L，再进行中和后，处理后的废水满足盐水电解的要求。

(2)从单因素实验可以看出，降低AKD废水TOC的最佳条件，在酸性条件下，次氯酸钠氧化AKD废水的最佳条件为pH初值为2，温度低于70 ℃，可以有效降低AKD水中有机物含量。