吸收法处理工业有机废气尾液分离实验研究*

雷育涛，唐志雄

（环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655）

吸收法处理工业有机废气尾液分离实验研究*

雷育涛，唐志雄

（环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655）

以正辛醇为萃取剂处理模拟有机高浓度废液，在油水体积比为1.0、静置时间为10 min、不需调节pH和室温条件下，废液的COD可从12 150 mg/L降至3 400 mg/L，去除率达72%。

有机废气；吸收；萃取；分离

喷涂行业产生大量浓度低、以芳香烃为主要成分并含有尘粒等难处理的复杂工业有机废气，芳香烃主要为苯类、酯类和醇类等有机物。当前，工业有机废气的主要处理方法有燃烧法、吸收法和活性炭吸附法［1-3］。家具、喷涂等行业有机废气浓度低、气量大且含有尘粒，采用添加表面活性剂的复合液体吸收法处理经济高效，吸收尾液的有机物浓度可达5%，对于配套有污水处理设施的企业，液体吸收法与其他2类处理方法相比还具有成本低的优势。吸收尾液可通过分离处理后进入废水处理系统处理至达标。笔者以吸收尾液萃取分离方法，以正辛醇为萃取剂，用萃取法处理含苯和酯类有机废水，探讨苯和酯类有机物的去除条件，以解决喷涂有机废水难以处理的问题。

1 理论分析

1.1 萃取理论

在恒定温度下（±1℃），有机物在正辛醇、水两相间达到分配平衡时，其在正辛醇和水中的浓度比为常数：

式中：KOW为正辛醇-水分配系数；cO为有机物在正辛醇相中的平衡浓度，mol/L；cW为有机物在水相中的平衡浓度，mol/L。

在本实验中，KOW的大小表征了有机物在正辛醇和在水中的含量，KOW高表示采用萃取法去除废水中的有机物能达到较好的效果，KOW低表示萃取法去除废水中的有机物效果较差。如苯系物KOW高达102［4］，说明以正辛醇为萃取剂去除废水中苯系物，其理论去除率可达99%；乙酸乙酯KOW为5.37，即以正辛醇为萃取剂去除废水中乙酸乙酯，其理论去除率可达84%。

1.2 有机物的理论COD

在一定温度（25℃）和压力下，有机物在水中达到溶解平衡时，根据有机物在水中的溶解度［5］，以及有机物与氧的反应，可得到在正辛醇与水两相间达到有机物的理论COD，如表1。

表1 部分有机物在水中饱和的理论COD mg/L

在500 mL自来水中分别加入0.7、0.1、4.0 mL的苯、甲苯和乙酸乙酯，根据有机物的物性及理论COD，在实验室温度和压力下，该废水理论COD为17 323 mg/L。萃取后，仅考虑水相中的正辛醇，理论的COD去除率不大于（17 323-1 740） /17 323＝90%，即以正辛醇为萃取剂处理以上废水，COD去除率不大于90%。

2 实验研究

2.1 实验试剂及仪器

实验试剂：正辛醇（AR）、苯（AR）、甲苯（AR）、乙酸乙酯（AR）、重铬酸钾（AR）、硫酸银（AR）、硝酸汞（AR）、硫酸铝钾（AR）、钼酸铵（AR）、浓硫酸（GR）。

仪器：DRB200COD消解器（HACH），DR5000紫外可见分光光度计（HACH），250 mL分液漏斗，500 mL容量瓶，三角瓶等。

2.2 实验方法

废水：在500 mL自来水中分别加入0.7、0.1、4.0 mL的苯、甲苯和乙酸乙酯，模拟喷涂有机废气吸收尾液。模拟废水COD为12 150 mg/L。

方法：在125 mL的分液漏斗中加入25 mL废水，再加入一定量的正辛醇，充分震荡，静置一定时间后分离，分析水相中COD。实验考察了不同油水体积比、pH、温度和静置时间对废水中COD去除率的影响。

2.3 实验结果与分析

2.3.1 油水体积比对COD去除率的影响

在油水体积比0.25～2.0情况下，研究废水中COD的去除率。实验结果见图1（油水充分震荡后静置10 min）。

由图1可知，COD去除率随油水体积比的增大而增大，但当油水体积比大于1.0时，COD去除率变化不大。原因主要有：①根据KOW，水相体积不变时，油相体积越大，分散在油相中的有机物也越多，水相中的COD也就越少；②即使水相中不添加有机物，溶解在水相中正辛醇的理论COD仍高达1 740 mg/L，油水体积比大于1.0后的COD的去除率也就增加不大。

2.3.2 pH对COD去除率的影响

油水体积比为1.0时，以稀硫酸或稀NaOH调节废水pH，研究不同pH时，对COD去除率的影响。实验结果见图2（油水充分震荡后静置10 min）。

由图2可知，COD在酸性条件下明显高于碱性条件下的去除率，且在pH为中性时达到最高。这是由于油水在震荡过程中会形成一定的乳状液，酸性条件下有利于破乳，减少水相中的COD；另外，在碱性条件下，乙酸乙酯还会与NaOH发生皂化反应，产生溶于水的有机物，增加水中的COD。

2.3.3 温度对COD去除率的影响

油水体积比为1.0时，未调节pH，将污水与正辛醇混合物在水浴中加热，油水充分震荡后静置10 min，研究不同温度时对COD去除率的影响。实验结果见图3。

由图3可知，COD的去除率随温度的升高而增大，其原因除了温度升高时有利于破乳外，更主要是由于苯、甲苯、乙酸乙酯和正辛醇的沸点都不高，乙酸乙酯仅77.6℃，最高的正辛醇195℃，随温度的升高各有机物挥发增多，COD的去除率也随之增大。

2.3.4 静置时间对COD去除率的影响

油水体积比为1.0时，未调节pH，油水充分震荡后，研究不同静置时间对COD去除率的影响。实验结果见图4。

从图4可看出，总体上，静置时间在20 min以内，COD去除率随静置时间增加而增大。

3 结论

1）本研究以正辛醇为萃取剂，处理含苯、甲苯和乙酸乙酯模拟喷涂废水，在废水COD高达12 150 mg/L，油水体积比为1.0、静置时间为10 min、不调节pH和室温条件下，COD去除率可达到72%以上。根据理论分析，剩余COD主要以正辛醇和乙酸乙酯为主，有效增加了废水可生化性。对于配备有污水处理设施的企业，萃取法可解决喷涂废气吸收液难以处理的节点，并有效降低喷涂废气的处理费用。

2）萃取法处理喷涂废气吸收液后产生一定量的有机废液，对于有机废液量小、无法以蒸馏回收萃取剂的企业又可能成为一难题，但当前有较多的有机废液回收企业可解决这一难题，且能提供廉价有机萃取剂。

［1］郑顺兴.涂装车间废气的治理［J］.涂料工业，2006，36（10）：32-35.

［2］刘春阳，王庆九，陈天安.喷漆车间VOCs防治研究［J］.环境科技，2009，22 （2）：27-30.

［3］陈定盛，岑超平，曾环木，等.乙酸钠及添加剂吸收净化甲苯废气的实验研究［J］.环境卫生工程，2009，17（2）：4-6.

［4］邓南圣，吴峰.环境化学教程［M］.武汉：武汉大学出版社，2006.

［5］刘光启，马连湘，刘杰.化学化工物性数据手册（有机卷）［M］.北京：化学工业出版社，2002.

Separation Experiment on Exhausted Liquid from Organic Waste Gas Absorption Treatment

Lei Yutao,Tang Zhixiong
（South China Institute of Environmental Science,Ministry of Environmental Protection,Guangzhou Guangdong 510655）

Simulation exhausted liquid with high concentration of organic components was treated by taking n-octyl alcohol as the extracting agent.Under the conditions that 1.0∶1.0 volume ratio of oil/water,10 minutes of standing time,not required to adjust pH,and at room temperature,COD concentration of the exhausted liquid was reduced from 12 150 mg/L to 3 400 mg/L,removal efficiency of CODwas 72%.

organic waste gas；absorption；extraction；separation

X703.1

A

1005－8206（2011） 02－0027－03

广东省科技计划项目（2007A032301001）

2010-10-27

雷育涛（1980—），研究生，工程师，主要从事废水的处理与研究及环境咨询。

E-mail：leiyutao@scies.org。

（责任编辑：郑雯）