CN115093041B - 生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法 - Google Patents
生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及生产5‑氨基‑2‑硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法。将工业废水经过固液分离回收催化剂，后逆流萃取，二氯乙烷萃取废水中的5‑氨基‑2‑硝基三氟甲苯和其它未反应的有机物，经过蒸馏浓缩，对二氯乙烷中有机物的浓缩富集，后在催化剂作用下，5‑氨基‑2‑硝基三氟甲苯与异丁酰氯反应，生成氟他胺，对氟他胺水析，析出后分离，得到氟他胺粗产品，减少生产5‑氨基‑2‑硝基三氟甲苯产生的工业废水中5‑氨基‑2‑硝基三氟甲苯的含量，实现资源化利用；操作简单、有利于实际推广，处理过程所需要用到的有机物对外零排放，不会对环境产生额外污染，实现废水的回收和资源化利用，在减小环境污染的同时产生经济利益。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法。
背景技术
5-氨基-2-硝基三氟甲苯是一种重要的医药和农药中间体，通常由间氯三氟甲苯通过两步制备得到，属于含氟有机物。在生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯会产生含氟的废水，三氟甲基的存在，使得含氟废水极难处理，除了少数特殊微生物外很难自然降解，因此不能将含氟废水直接排放到自然界。
随着国家对环保的重视、科技的发展和民众环保意思的增强，高能源资源消耗、高污染物排放、低经济回报的传统做法不再被当今社会接受，工业废水不能通过简单的处理直接排放，必须经过合理的处理处置，零污染或小污染时才能排放。医药和农药生产环节涉及众多有机污染物和高分子污染物，可能对环境、地下水等产生不可估量的破坏。目前，对工业废水、医药行业废水的处理是治理水污染的重中之重，从源头上治理水污染是行之有效的方法。治理水污染的常规做法，如有氧和厌氧发酵不再适合含氟有机废水的处理，高级氧化法对于含三氟甲基的有机废水效果也较小，活性炭吸附的方法处理成本较高，不适合大规模的应用。为避免含三氟甲基的有机废水的直接排放，降低有机废水中含三氟甲基有机物的含量，将其资源化利用，既能避免含三氟甲基废水带来的环境污染，又能有效利用资源，产生二次经济价值。
目前为止，还未有将生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水资源化处理的应用和报道。
发明内容
本发明的目的在于提供生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，本发明整个操作流程中，操作简单、有利于实际推广，处理过程所需要用到的有机物对外零排放，不会对环境产生额外污染，实现废水的回收和资源化利用，在减小环境污染的同时产生一定的经济利益。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，包括以下步骤：
步骤一：固液分离，将生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水通入初级过滤池，经不同目数的筛网过滤后，最后经过高速离心机进行离心分离，轻组分液体从离心机上端轻组分出料口排出，混杂有颗粒物的重组分液体从离心机下端重组分出料口排出，返回初级过滤池继续过滤；
步骤二：逆流萃取，步骤一中从离心机上端轻组分出料口排出的轻组分液体通入到液液多级逆流萃取设备中，加入二氯乙烷进行萃取，得到萃取后的含有机相组分进入下一步骤蒸馏浓缩工序，萃取后的水相组分进入水后处理工序；
步骤三：蒸馏浓缩，萃取后的有机相组分流经蒸馏装置，大部分有机溶剂二氯乙烷蒸馏出，并冷凝回收再次利用，得到残余二氯乙烷混合液；
步骤四：产物粗提，残余二氯乙烷混合液进入反应塔，加入催化剂，施加搅拌和一定温度，使用蠕动泵缓慢泵送异丁酰氯，反应一定时间后，转入沉降池，用去离子水析出产物，经过滤，得到氟他胺粗产物，滤液进入废水二次处理工序；
步骤五：废水二次处理，将步骤四得到的滤液静置，上层废水进入多级过滤池过滤，流入水后处理工序，下层有机相经过蒸馏冷凝回收二氯乙烷，蒸馏残余物为催化剂，返回步骤四重复使用；
步骤六：水后处理工序，步骤二和步骤五的产生的水流入水后处理工序，分别经过碱处理池进行碱洗和沉降，碱处理池上清液定期流入酸处理池进行酸洗和调节pH，经过尾端过滤池过滤，达到排放标准。
所述步骤一中，初级过滤池中设置有不同目数的筛网，筛网孔径范围为10目～300目，相同目数筛网同时设置2～4个，不同目数筛网等间隔分布，定期清理筛网，回收筛网中收集到的固体物质。
所述步骤一中，高速离心机进料口为底部，轻组分出料口位于侧壁上端，重组分出料口位于侧壁下端，高速离心机转速为2000～5000r/min。
所述步骤二，轻组分液体进入液液多级逆流萃取设备中废水的速率为2～10L/min，二氯乙烷进入液液多级逆流萃取设备的速率为3～15L/min。
所述步骤三中，萃取后的有机相组分流经蒸馏装置蒸馏时间为5～10min，蒸馏温度为75～90℃。
所述步骤四中，催化剂为4-二甲氨基吡啶，催化剂用量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的2～5％，搅拌速度为80～150r/min，温度为5～10℃。
所述步骤四中，异丁酰氯添加量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的5～20％，异丁酰氯泵送时间为30min～1.5h，异丁酰氯泵送完成后，升高温度至20～30℃，保持搅拌速度，继续反应2～3h，使用薄层色谱法取样测试，待5-氨基-2-硝基三氟甲苯反应完全，停止反应。
所述步骤四，沉降池沉降时间为24～48h，沉降结束后，过滤，得到氟他胺粗产物。
所述步骤五中，多级过滤池分别经过细沙层过滤、颗粒活性炭层过滤和SBA-15层过滤。
步骤四产物粗提的反应为：
本发明的有益效果：
1、本发明对生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的处理方法为半封闭式循环处理系统，逆流萃取的有机溶剂二氯乙烷，反应需要的催化剂异丁酰氯在系统中循环使用，处理过程所需要用到的有机物对外零排放，不会对环境产生额外污染。
2、本发明方法中步骤一固液分离，通过多层不同目数的筛网过滤，配合离心机对重组分液体返回初级过滤池多次过滤，能够有效截留固体类催化剂，定期打捞回收，实现对固体类催化剂的回收再利用，同时避免小颗粒固体类催化剂堵塞管路、随废水排放污染环境。
3、通过逆流萃取和蒸馏浓缩过程，实现对生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水中残余的5-氨基-2-硝基三氟甲苯和其它未反应的有机物萃取进入二氯乙烷中并实现浓缩富集，为后续的产物粗提提供反应条件，且液液多级逆流萃取为连续性操作，操作简单，效率高；蒸馏浓缩过程不仅能够将工业废水中残余的5-氨基-2-硝基三氟甲苯浓缩富集，而且能够回收再利用有机溶剂，使得有机溶剂零排放。
4、产物粗提过程，5-氨基-2-硝基三氟甲苯与与异丁酰氯反应，生成氟他胺，实现对生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化利用，减少废水中含三氟甲基有机物的量，实现废水的回收和资源化利用，在减小环境污染的同时产生一定的经济利益。
5、步骤五、步骤六对废水的再次处理，保证废水中不含有有机物、保障废水的酸碱度处于正常水平，避免对环境造成污染；整个操作流程中，操作简单、有利于实际推广。
6、本发明将生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水经过固液分离回收催化剂，后逆流萃取，二氯乙烷萃取废水中的5-氨基-2-硝基三氟甲苯和其它未反应的有机物，经过蒸馏浓缩，实现对二氯乙烷中有机物的浓缩富集，后在催化剂的作用下，5-氨基-2-硝基三氟甲苯与异丁酰氯反应，生成氟他胺，对氟他胺水析，使其析出后分离，得到氟他胺粗产品，减少生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水中5-氨基-2-硝基三氟甲苯的含量，实现对生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化利用。
附图说明
附图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，包括以下步骤：
步骤一：固液分离，将生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水通入初级过滤池，经不同目数的筛网过滤后，最后经过高速离心机进行离心分离，轻组分液体从离心机上端轻组分出料口排出，混杂有颗粒物的重组分液体从离心机下端重组分出料口排出，返回初级过滤池继续过滤；其中高速离心机进料口为底部，轻组分出料口位于侧壁上端，重组分出料口位于侧壁下端，高速离心机转速为2000r/min；
步骤二：逆流萃取，步骤一中从离心机上端轻组分出料口排出的轻组分液体通入到液液多级逆流萃取设备中，加入二氯乙烷进行萃取，得到萃取后的含有机相组分进入下一步骤蒸馏浓缩工序，萃取后的水相组分进入水后处理工序；其中轻组分液体进入液液多级逆流萃取设备中废水的速率为2L/min，二氯乙烷进入液液多级逆流萃取设备的速率为3L/min；
步骤三：蒸馏浓缩，萃取后的有机相组分流经蒸馏装置，大部分有机溶剂二氯乙烷蒸馏出，并冷凝回收再次利用，得到残余二氯乙烷混合液；其中萃取后的有机相组分流经蒸馏装置蒸馏时间为5min，蒸馏温度为75℃；
步骤四：产物粗提，残余二氯乙烷混合液进入反应塔，加入催化剂，施加搅拌和一定温度，使用蠕动泵缓慢泵送异丁酰氯，反应一定时间后，转入沉降池，用去离子水析出产物，经过滤，得到氟他胺粗产物，滤液进入废水二次处理工序；其中催化剂为4-二甲氨基吡啶，催化剂用量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的2％，搅拌速度为80r/min，温度为5℃；异丁酰氯添加量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的5％，异丁酰氯泵送时间为30min，异丁酰氯泵送完成后，升高温度至20℃，保持搅拌速度，继续反应2h，使用薄层色谱法取样测试，待5-氨基-2-硝基三氟甲苯反应完全，停止反应；沉降池沉降时间为24h，沉降结束后，过滤，得到氟他胺粗产物；
步骤五：废水二次处理，步骤四得到的滤液静置，上层废水进入多级过滤池过滤，流入水后处理工序，下层有机相经过蒸馏冷凝回收二氯乙烷，蒸馏残余物为催化剂，返回步骤四重复使用；
步骤六：水后处理工序，步骤二和步骤五的产生的水流入水后处理工序，分别经过碱处理池进行碱洗和沉降，碱处理池上清液定期流入酸处理池进行酸洗和调节pH，经过尾端过滤池过滤，达到排放标准。
实施例2
生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，包括以下步骤：
步骤一：固液分离，将生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水通入初级过滤池，经不同目数的筛网过滤后，最后经过高速离心机进行离心分离，轻组分液体从离心机上端轻组分出料口排出，混杂有颗粒物的重组分液体从离心机下端重组分出料口排出，返回初级过滤池继续过滤；其中高速离心机进料口为底部，轻组分出料口位于侧壁上端，重组分出料口位于侧壁下端，高速离心机转速为5000r/min；
步骤二：逆流萃取，步骤一中从离心机上端轻组分出料口排出的轻组分液体通入到液液多级逆流萃取设备中，加入二氯乙烷进行萃取，得到萃取后的含有机相组分进入下一步骤蒸馏浓缩工序，萃取后的水相组分进入水后处理工序；其中轻组分液体进入液液多级逆流萃取设备中废水的速率为10L/min，二氯乙烷进入液液多级逆流萃取设备的速率为15L/min；
步骤三：蒸馏浓缩，萃取后的有机相组分流经蒸馏装置，大部分有机溶剂二氯乙烷蒸馏出，并冷凝回收再次利用，得到残余二氯乙烷混合液；其中萃取后的有机相组分流经蒸馏装置蒸馏时间为10min，蒸馏温度为90℃；
步骤四：产物粗提，残余二氯乙烷混合液进入反应塔，加入催化剂，施加搅拌和一定温度，使用蠕动泵缓慢泵送异丁酰氯，反应一定时间后，转入沉降池，用去离子水析出产物，经过滤，得到氟他胺粗产物，滤液进入废水二次处理工序；其中催化剂为4-二甲氨基吡啶，催化剂用量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的5％，搅拌速度为150r/min，温度为10℃；异丁酰氯添加量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的20％，异丁酰氯泵送时间为1.5h，异丁酰氯泵送完成后，升高温度至30℃，保持搅拌速度，继续反应3h，使用薄层色谱法取样测试，待5-氨基-2-硝基三氟甲苯反应完全，停止反应；沉降池沉降时间为48h，沉降结束后，过滤，得到氟他胺粗产物；
步骤五：废水二次处理，步骤四得到的滤液静置，上层废水进入多级过滤池过滤，流入水后处理工序，下层有机相经过蒸馏冷凝回收二氯乙烷，蒸馏残余物为催化剂，返回步骤四重复使用；
步骤六：水后处理工序，步骤二和步骤五的产生的水流入水后处理工序，分别经过碱处理池进行碱洗和沉降，碱处理池上清液定期流入酸处理池进行酸洗和调节pH，经过尾端过滤池过滤，达到排放标准。
实施例3
生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，包括以下步骤：
步骤一：固液分离，将生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水通入初级过滤池，经不同目数的筛网过滤后，最后经过高速离心机进行离心分离，轻组分液体从离心机上端轻组分出料口排出，混杂有颗粒物的重组分液体从离心机下端重组分出料口排出，返回初级过滤池继续过滤；其中高速离心机进料口为底部，轻组分出料口位于侧壁上端，重组分出料口位于侧壁下端，高速离心机转速为3000r/min；
步骤二：逆流萃取，步骤一中从离心机上端轻组分出料口排出的轻组分液体通入到液液多级逆流萃取设备中，加入二氯乙烷进行萃取，得到萃取后的含有机相组分进入下一步骤蒸馏浓缩工序，萃取后的水相组分进入水后处理工序；其中轻组分液体进入液液多级逆流萃取设备中废水的速率为8L/min，二氯乙烷进入液液多级逆流萃取设备的速率为10L/min；
步骤三：蒸馏浓缩，萃取后的有机相组分流经蒸馏装置，大部分有机溶剂二氯乙烷蒸馏出，并冷凝回收再次利用，得到残余二氯乙烷混合液；其中萃取后的有机相组分流经蒸馏装置蒸馏时间为8min，蒸馏温度为80℃；
步骤四：产物粗提，残余二氯乙烷混合液进入反应塔，加入催化剂，施加搅拌和一定温度，使用蠕动泵缓慢泵送异丁酰氯，反应一定时间后，转入沉降池，用去离子水析出产物，经过滤，得到氟他胺粗产物，滤液进入废水二次处理工序；其中催化剂为4-二甲氨基吡啶，催化剂用量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的3％，搅拌速度为110r/min，温度为7℃；异丁酰氯添加量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的10％，异丁酰氯泵送时间为60min，异丁酰氯泵送完成后，升高温度至25℃，保持搅拌速度，继续反应3h，使用薄层色谱法取样测试，待5-氨基-2-硝基三氟甲苯反应完全，停止反应；沉降池沉降时间为30h，沉降结束后，过滤，得到氟他胺粗产物；
步骤五：废水二次处理，步骤四得到的滤液静置，上层废水进入多级过滤池过滤，流入水后处理工序，下层有机相经过蒸馏冷凝回收二氯乙烷，蒸馏残余物为催化剂，返回步骤四重复使用；
步骤六：水后处理工序，步骤二和步骤五的产生的水流入水后处理工序，分别经过碱处理池进行碱洗和沉降，碱处理池上清液定期流入酸处理池进行酸洗和调节pH，经过尾端过滤池过滤，达到排放标准。
使用气相色谱分析最终流出的废水中5-氨基-2-硝基三氟甲苯含量达到排放标准。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，其特征在于，由以下步骤组成：
步骤一：固液分离，将生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水通入初级过滤池，经不同目数的筛网过滤后，最后经过高速离心机进行离心分离，轻组分液体从离心机上端轻组分出料口排出，混杂有颗粒物的重组分液体从离心机下端重组分出料口排出，返回初级过滤池继续过滤；其中初级过滤池中设置有不同目数的筛网，筛网孔径范围为10目～300目，相同目数筛网同时设置2～4个，不同目数筛网等间隔分布，定期清理筛网，回收筛网中收集到的固体物质；
步骤二：逆流萃取，步骤一中从离心机上端轻组分出料口排出的轻组分液体通入到液液多级逆流萃取设备中，加入二氯乙烷进行萃取，得到萃取后的有机相组分进入下一步骤蒸馏浓缩工序，萃取后的水相组分进入水后处理工序；
步骤三：蒸馏浓缩，萃取后的有机相组分流经蒸馏装置，大部分有机溶剂二氯乙烷蒸馏出，并冷凝回收再次利用，得到残余二氯乙烷混合液；
步骤四：产物粗提，残余二氯乙烷混合液进入反应塔，加入催化剂，施加搅拌和一定温度，使用蠕动泵缓慢泵送异丁酰氯，反应一定时间后，转入沉降池，用去离子水析出产物，经过滤，得到氟他胺粗产物，滤液进入废水二次处理工序；其中催化剂为4-二甲氨基吡啶，催化剂用量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的2～5％，搅拌速度为80～150r/min，温度为5～10℃；异丁酰氯添加量占反应塔中浓缩富集后的有机物质量的5～20％，异丁酰氯泵送时间为30min～1.5h，异丁酰氯泵送完成后，升高温度至20～30℃，保持搅拌速度，继续反应2～3h，使用薄层色谱法取样测试，待5-氨基-2-硝基三氟甲苯反应完全，停止反应；沉降池沉降时间为24～48h，沉降结束后，过滤，得到氟他胺粗产物；
步骤五：废水二次处理，将步骤四得到的滤液静置，上层废水进入多级过滤池过滤，流入水后处理工序，下层有机相经过蒸馏冷凝回收二氯乙烷，蒸馏残余物为催化剂，返回步骤四重复使用；
步骤六：水后处理工序，步骤二和步骤五的产生的水流入水后处理工序，分别经过碱处理池进行碱洗和沉降，碱处理池上清液定期流入酸处理池进行酸洗和调节pH，经过尾端过滤池过滤，达到排放标准。
2.根据权利要求1所述的生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，其特征在于：所述步骤一中，高速离心机进料口为底部，轻组分出料口位于侧壁上端，重组分出料口位于侧壁下端，高速离心机转速为2000～5000r/min。
3.根据权利要求1所述的生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，其特征在于：所述步骤二，轻组分液体进入液液多级逆流萃取设备中废水的速率为2～10L/min，二氯乙烷进入液液多级逆流萃取设备的速率为3～15L/min。
4.根据权利要求1所述的生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，其特征在于：所述步骤三中，萃取后的有机相组分流经蒸馏装置蒸馏时间为5～10min，蒸馏温度为75～90℃。
5.根据权利要求1所述的生产5-氨基-2-硝基三氟甲苯产生的工业废水的资源化处理方法，其特征在于：所述步骤五中，多级过滤池分别经过细沙层过滤、颗粒活性炭层过滤和SBA-15层过滤。
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