[发明专利]一种以选择性吸附净化丙烯腈生产废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水污染控制技术领域，特别涉及一种利用吸附剂的选择性吸附性能以净化丙烯腈生产废水的水处理方法。

背景技术

丙烯腈(acrylonitrile，AN)主要用于腈纶、丁腈橡胶、己二腈、丙烯酰胺、ABS树脂等生产，是三大合成材料(合成纤维、塑料、合成橡胶)的基本原料，在有机合成工业用途广泛。近几年，随着下游合成材料需求不断增长，我国丙烯腈产能和产量得到快速提升。预计到2016年，我国丙烯腈产能将超过200万吨/年，甚至可能达到260万吨/年。随着丙烯腈生产规模的不断扩大，其生产过程中产生的难降解工业废水引起的环境污染问题越来越受到重视。

丙烯腈生产废水主要来自两段——急冷塔和脱氰组分塔，污水经催化剂沉降后，产生高浓度含氰废水。研究表明，丙烯腈生产废水COD_Cr浓度高、水质复杂、含多种腈类、吡啶类有机化合物，主要包括丙烯腈、3-氰基吡啶、对苯二甲腈、顺/反丁烯二腈、2-苯基嘧啶、丙烯醛、乙醛及大量聚合物等。其中丙烯腈、3-氰基吡啶、对苯二甲腈、顺/反丁烯二腈等均属于有毒有机污染物，会造成水体的高毒性和潜在的“三致”毒性。在丙烯腈生产过程中，每生成1吨丙烯腈就会产生约1.5吨废水，且急冷、吸收、回收系统还需要用急冷水、吸收水和溶剂水，因此会产生大量的难降解高浓度有机废水。目前由于环境恶化的威胁日趋严重，国家对过程工业节水减排要求也日益严格，在这种情况下，高浓度有毒有机废水的处理已经成为丙烯腈生产企业最大的难题。因此，丙烯腈生产废水的有效处理已经引起了环境科学领域专家学者的广泛关注。

丙烯腈生产废水是公认的难降解高浓度有机废水，目前的废水处理方法包括加压水解法、焚化法、湿式催化氧化法、生化法、硫酸亚铁法、过氧化物法、臭氧氧化法、液膜法、离子交换法、混凝法等。加压水解法就是利用丙烯腈生产废水在高温下加压可以被碱分解，一般先通过该法对急冷水进行预处理，再通过生化法进行处理。这是一种最早提出的方法，该法投资较少，但是需要消耗大量的新鲜水，存在最终出水盐含量过高，二次污染环境等问题。国内采用该法的较多，在国外已遭淘汰。焚烧法是将废水在高温下进行氧化分解，使其中有机物生成水及二氧化碳、氮气等无害物质而排入大气的方法，大多数丙烯腈生产企业都采用该技术。但由于丙烯腈生产废水中还含有硫铵、乙腈等组分，焚烧产生的烟气会产生结垢、堵塞、腐蚀等问题。同时，焚烧消耗大量的燃油，处理成本偏高。湿式催化氧化法处理丙烯腈生产废水不经稀释一次处理，即可将废水中高浓度的COD_Cr及腈类等污染物经催化氧化转变成CO，N和HO等无害成分，处理较为彻底，其难点在于开发性能优良的催化剂。生化法是一种在水处理领域广泛应用的技术，但由于丙烯腈生产废水腈化物含量高，它们对微生物有很强的毒性和抑制作用，所以采用常规的缺氧或好氧生物处理出水难以达到排放标准。目前生化法对丙烯腈生产废水COD_Cr的去除效率最高仅为50％左右，只能作为辅助处理手段或与其他技术连用方可实现处理效果。混凝法也是一种常用的丙烯腈生产废水处理技术。混凝过程对废水中COD_Cr去除率约为20～50％，单独使用混凝对丙烯腈生产废水中的有毒有机物去除效率有限，因此通常被作为预处理技术，与其它氧化或生化法结合以实现高效的COD_Cr去除。

除了上述方法外，吸附法也被用于丙烯腈生产废水的处理。现有用于处理丙烯腈生产废水的吸附剂主要为活性炭及其改性物质，其COD_Cr去除率在60％左右。水处理中常用的树脂类或粘土类吸附剂，对丙烯腈生产废水COD_Cr去除率仅为10～50％。上述吸附剂对丙烯腈生产废水COD_Cr去除率较低的主要原因是因为它们对导致丙烯腈生产废水中高COD_Cr和总氮浓度的吡啶类(如：3-氰基吡啶)、腈类(如：对苯二甲腈、顺/反丁烯二腈)等物质吸附效率不佳。一方面，废水中的这类物质多为小分子有机物，且在水中溶解度较高，难以被上述常规的吸附剂去除；另一方面，上述吸附剂的吸附性能受水质、环境变化等因素影响较大，不利于在实际丙烯腈生产废水处理中推广应用。因此，寻找可选择性吸附去除导致丙烯腈生产废水中高COD_Cr和总氮浓度物质的吸附剂，以实现丙烯腈生产废水中COD_Cr和总氮的高效处理，同时基于吸附剂开发一种成本低廉、操作简单、处理效率高、二次污染少的废水处理工艺，对丙烯腈生产废水处理技术的发展具有重要意义。

发明内容