專利名稱：：超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于有機(jī)廢水的膜處理法，具體涉及一種利用超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法。技術(shù)背景苯酚是一種重要的基本有機(jī)合成原料，該產(chǎn)業(yè)我國(guó)近年來(lái)發(fā)展較快，產(chǎn)量迅速增加，但與此同時(shí)含苯酚廢水的排放量也日益增大，污染嚴(yán)重。目前含苯酚廢水的傳統(tǒng)處理方法有萃取法、吸附法、化學(xué)藥劑法、紫外線氧化法和生物處理法等。萃取法的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)程簡(jiǎn)單，萃取劑可重復(fù)使用，適合于苯酚含量較高的廢水;缺點(diǎn)是能耗大，操作費(fèi)用高，脫除苯酚的效果差，容易產(chǎn)生第三組分所帶來(lái)的二次污染。吸附法的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，能耗低，適合于苯酚含量較低的廢水；缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，吸附劑效率低，同樣容易產(chǎn)生第三組分所帶來(lái)的二次污染?；瘜W(xué)藥劑法的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有二次污染，工藝簡(jiǎn)單。但條件控制較嚴(yán)，氧化劑無(wú)法重復(fù)使用且價(jià)格昂貴，操作費(fèi)用高。紫外線氧化法的優(yōu)點(diǎn)是脫除苯酚效率高；缺點(diǎn)是對(duì)高COD值的含苯酚廢水處理效果差。生物處理法的優(yōu)點(diǎn)是處理效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是占地面積大，且只適用于低COD值的含苯酚廢水處理。以上這些方法雖各有優(yōu)缺點(diǎn)，但從綜合治理含苯酚廢水的角度出發(fā)，都難以達(dá)到穩(wěn)定、可靠和安全的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種去除效果好、能耗低、操作簡(jiǎn)單、表面活性劑用量少、成本低且表面活性劑和苯酚可回收的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。本發(fā)明的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)將陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基氯化吡啶(CPC)和碳酸鈉加入到含苯酚廢水中，攪拌均勻，靜置反應(yīng)，十六烷基氯化吡啶單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚；2)將上述加入了十六垸基氯化吡啶和碳酸鈉的含苯酚廢水由泵送至超濾膜組件進(jìn)行過(guò)濾，增溶了水中苯酚的十六烷基氯化吡啶膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚；所述廢水中苯酚濃度為5mg/L200mg/L，十六垸基氯化吡啶的添加量為20X10'3mol/L30Xl(r3mol/L,碳酸鈉的添加量為1Xl(T3mol/L20Xl(T3mol/L;靜置反應(yīng)時(shí)間為0.510h。超濾膜截留分子量為600010000Dalton，膜操作壓力為0.05MPa0.20MPa。所述超濾膜材質(zhì)為聚砜。所述超濾膜組件為巻式超濾膜組件。超濾的運(yùn)行方式為間歇式，截留液回流至進(jìn)水池以達(dá)到濃縮效果。所述碳酸鈉的最佳添加量為2X1(T3mol/L5X1(T3mol/L。本發(fā)明的有益效果為1、去除效果好。采用十六垸基氯化吡啶通過(guò)加入少量碳酸鈉，生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚，顯著提高了CPC膠團(tuán)對(duì)苯酚的增溶量，在使用相對(duì)少量CPC的條件下，得到強(qiáng)化超濾對(duì)水中苯酚理想的去除率，節(jié)約了運(yùn)行成本，提高了經(jīng)濟(jì)可行性。進(jìn)水中苯酚濃度為200mg/L以下，CPC濃度為20X10-3mol/L30Xl(T3mol/L，碳酸鈉濃度為2X1(T3mol/L5Xl(r3mol/L時(shí)，苯酚去除率為91.63%99%。2、能耗低、無(wú)相變。CPC膠團(tuán)增溶苯酚以及超濾分離的過(guò)程均沒(méi)有相變，能耗低。3、滲透液中CPC濃度小，避免或減輕了使用表面活性劑造成的二次污染。4、截留液中表面活性劑和苯酚濃度遠(yuǎn)高于其進(jìn)水濃度，且截留液體積遠(yuǎn)小于進(jìn)水體積，易于對(duì)表面活性劑和苯酚進(jìn)行回收。5、工藝組合方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作?？梢愿鶕?jù)廢水水質(zhì)的特點(diǎn)，將強(qiáng)化超濾方法和過(guò)濾、氣浮、絮凝或者其它膜濾工藝組合；也可多級(jí)串聯(lián)使用該工藝，用于處理更高濃度的含苯酚廢水。6、使用巻式超濾膜，巻式超濾膜具有結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，目前已得到廣泛工業(yè)應(yīng)用。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:廢水中苯酚濃度為47mg/L時(shí)，添加20X10—3mol/L的CPC和3X10、ol/L碳酸鈉，攪拌均勻，靜置反應(yīng)2h，CPC單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚，將上述加入了CPC和碳酸鈉的含苯酚廢水由泵送至巻式超濾膜組件過(guò)濾，超濾膜材質(zhì)為聚砜，膜截留分子量為6000Dalton，膜操作壓力為0.15Mpa，超濾的運(yùn)行方式為間歇式，截留液回流至進(jìn)水池以達(dá)到濃縮效果。增溶了水中苯酚的CPC膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚。通過(guò)液相色譜法和紫外分光光度法測(cè)定滲透液中的苯酚和CPC濃度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表l。表1利用巻式超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水(苯酚進(jìn)水濃度為47mg/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2:廢水中苯酚濃度為188mg/L時(shí)，添加30xl0_3mol/L的CPC禾Q5Xl(T3mol/L碳酸鈉，攪拌均勻，靜置反應(yīng)2h，CPC單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚，將上述加入了CPC和碳酸鈉的含苯酚廢水由泵送至巻式超濾膜組件過(guò)濾，超濾膜材質(zhì)為聚砜，膜截留分子量為6000Dalton，膜操作壓力0.15Mpa，超濾的運(yùn)行方式為間歇式，截留液回流至進(jìn)水池以達(dá)到濃縮效果。增溶了水中苯酚的CPC膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚。通過(guò)液相色譜法和紫外分光光度法測(cè)定滲透液中的苯酚和CPC濃度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。表2利用巻式超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水(苯酚進(jìn)水濃度為188mg/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例3:廢水中苯酚濃度為94mg/L時(shí)，添加20xlO'3mol/L的CPC和3Xl(T3mol/L碳酸鈉，攪拌均勻，靜置反應(yīng)2h，CPC單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚，將上述加入了CPC和碳酸鈉的含苯酚廢水由泵送至巻式超濾膜組件過(guò)濾，超濾膜材質(zhì)為聚砜，膜截留分子量為6000Dalton，膜操作壓力0.15Mpa，超濾的運(yùn)行方式為間歇式，截留液回流至進(jìn)水池以達(dá)到濃縮效果。增溶了水中苯酚的CPC膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚。通過(guò)液相色譜法和紫外分光光度法測(cè)定滲透液中的苯酚和CPC濃度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。表3利用巻式超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水(苯酚進(jìn)水濃度為94mg/L)進(jìn)水中苯酚濃度94mg/L滲透液中苯酚濃度5.46mg/L苯酚的去除率94.19%滲透液中CPC濃度33.36mg/L截留液中苯酚濃度362.96mg/L本發(fā)明涉及的處理含苯酚廢水方法的工藝中將陽(yáng)離子表面活性劑十六垸基氯化吡啶(CPC)投加到含苯酚廢水中，當(dāng)濃度超過(guò)其臨界膠團(tuán)濃度(CMC,0.91Xl(T3mol/L)時(shí)，CPC單體會(huì)聚集并形成膠團(tuán)，膠團(tuán)能夠增溶水中苯酚。選用截留分子量(MWCO)為600010000Dalton的巻式超濾膜對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾，將增溶了苯酚的膠團(tuán)截留，水和未被增溶的苯酚以及少量未形成膠團(tuán)的CPC單體透過(guò)膜，從而達(dá)到去除水中苯酚的目的。本方法中使用的巻式超濾膜具有結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，目前已得到廣泛工業(yè)應(yīng)用。添加少量碳酸鈉能夠減小CPC的臨界膠團(tuán)濃度，增大膠團(tuán)體積，顯著增加CPC膠團(tuán)對(duì)苯酚的增溶量(表現(xiàn)為截留液中苯酚的濃度顯著增加)，從而提高了對(duì)苯酚的去除率，減少了CPC的用量，提高了本方法的經(jīng)濟(jì)可行性，并減少了滲透液中CPC濃度，避免或減少了使用CPC造成的二次污染。對(duì)比實(shí)驗(yàn)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)1:廢水中苯酚濃度為47mg/L時(shí)，添加20xlO—3mol/L的CPC，攪拌均勻，靜置反應(yīng)2h,CPC單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚，將上述加入了CPC的含苯酚廢水由泵送至巻式超濾膜組件過(guò)濾，超濾膜材質(zhì)為聚砜，膜截留分子量為6000Dalton，膜操作壓力為0.15Mpa，超濾的運(yùn)行方式為間歇式，截留液回流至進(jìn)水池以達(dá)到濃縮效果。增溶了水中苯酚的CPC膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚。通過(guò)液相色譜法和紫外分光光度法測(cè)定滲透液中的苯酚和CPC濃度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。表4利用巻式超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水(苯酚進(jìn)水濃度為47mg/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>對(duì)比實(shí)驗(yàn)2:廢水中苯酚濃度為188mg/L時(shí)，添加30xlO'3mol/L的CPC，攪拌均勻，靜置反應(yīng)2h，CPC單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚，將上述加入了CPC的含苯酚廢水由泵送至巻式超濾膜組件過(guò)濾，超濾膜材質(zhì)為聚砜，膜截留分子量為6000Dalton，膜操作壓力0.15Mpa，超濾的運(yùn)行方式為間歇式，截留液回流至進(jìn)水池以達(dá)到濃縮效果。增溶了水中苯酚的CPC膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚。通過(guò)液相色譜法和紫外分光光度法測(cè)定滲透液中的苯酚和CPC濃度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。表5利用巻式超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水(苯酚進(jìn)水濃度為188mg/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和2可以看出，當(dāng)CPC投加量和實(shí)施例1和實(shí)施例2中一樣時(shí)，由于未添加碳酸鈉，進(jìn)水中苯酚濃度分別為47mg/L和188mg/L時(shí)，滲透液中苯酚濃度分別為17.57mg/L和51.4mg/L，CPC濃度分別為147.57mg/L和171.51mg/L，截留液中的苯酚濃度分別為138.67mg/L和568mg/L;當(dāng)添加了3Xl(r3mol/L和5X10'3mol/L碳酸鈉時(shí)，滲透液中苯酚濃度分別為0.5mg/L和15.73mg/L,CPC濃度分別為30.27mg/L和52.32mg/L,截留液中苯酚濃度分別為195.17mg/L和732.4mg/L。可見(jiàn)添加碳酸鈉可以顯著提高苯酚的去除率和截留液中苯酚的濃度，并減少了滲透液中CPC的濃度。對(duì)比實(shí)驗(yàn)3:廢水中苯酚濃度為94mg/L時(shí)，添加40xl(T3mol/L的CPC，攪拌均勻，靜置反應(yīng)2h，CPC單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚，將上述加入了CPC的含苯酚廢水由泵送至巻式超濾膜組件過(guò)濾，超濾膜材質(zhì)為聚砜，膜截留分子量為6000Dalton，膜操作壓力0.15Mpa,超濾的運(yùn)行方式為間歇式，截留液回流至進(jìn)水池以達(dá)到濃縮效果。增溶了水中苯酚的CPC膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚。通過(guò)液相色譜法和紫外分光光度法測(cè)定滲透液中的苯酚和CPC濃度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。表6利用巻式超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水(苯酚進(jìn)水濃度為94mg/L)進(jìn)水中苯酚濃度94mg/L滲透液中苯酚濃度20.24mg/L苯酚的去除率78.47%滲透液中CPC濃度196.85mg/L截留液中苯酚濃度267.7mg/L在對(duì)比實(shí)驗(yàn)3中，苯酚進(jìn)水濃度和實(shí)施例3中一樣都是94mg/L，投加的CPC濃度為40xl(T3mol/L,滲透液中苯酚濃度為20.24mg/L，CPC濃度為196.85mg/L，截留液中苯酚濃度為267.7mg/L;而實(shí)施例3中，由于添加了3Xl(T3mol/L的碳酸鈉，投加的CPC濃度僅為20xlO'3mol/L時(shí)，滲透液中苯酚濃度為5.46mg/L，CPC濃度為33.36mg/L，截留液中苯酚濃度為362.96mg/L?？梢?jiàn)添加碳酸鈉能夠節(jié)省CPC的用量，降低滲透液中CPC濃度，顯著提高苯酚的截留效果和增溶效果。權(quán)利要求1、一種超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)將陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基氯化吡啶和碳酸鈉加入到含苯酚廢水中，攪拌均勻，靜置反應(yīng)，十六烷基氯化吡啶單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚；2)將上述加入了十六烷基氯化吡啶和碳酸鈉的含苯酚廢水由泵送至超濾膜組件進(jìn)行過(guò)濾，增溶了水中苯酚的十六烷基氯化吡啶膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚；所述廢水中苯酚濃度為5mg/L～200mg/L，十六烷基氯化吡啶的添加量為20×10-3mol/L～30×10-3mol/L，碳酸鈉的添加量為1×10-3mol/L～20×10-3mol/L；靜置反應(yīng)時(shí)間為0.5～10h。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于所述超濾膜截留分子量為600010000Dalton，膜操作壓力為0.05MPa0.20MPa。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于所述超濾膜材質(zhì)為聚砜。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于所述超濾膜組件為巻式超濾膜組件。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于所述超濾的運(yùn)行方式為間歇式。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于所述超濾的運(yùn)行方式為間歇式。7、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，其特征在于所述碳酸鈉的最佳添加量為2X10-3mol/L5Xl(T3mol/L。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種超濾膜強(qiáng)化超濾處理含苯酚廢水的方法，先將陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基氯化吡啶和碳酸鈉加入到含苯酚廢水中，攪拌均勻靜置反應(yīng)，十六烷基氯化吡啶單體分子自組裝生成膠團(tuán)后增溶水中苯酚；再由泵送至超濾膜組件進(jìn)行過(guò)濾，增溶了水中苯酚的十六烷基氯化吡啶膠團(tuán)被超濾膜截留，以去除水中的苯酚；其中廢水中苯酚濃度為5mg/L～200mg/L，十六烷基氯化吡啶的添加量為20×10^-3mol/L～30×10^-3mol/L，碳酸鈉的添加量為1×10^-3mol/L～20×10^-3mol/L；超濾膜截留分子量為6000～10000Dalton，膜操作壓力為0.05MPa～0.20MPa，間歇式運(yùn)行，靜置反應(yīng)時(shí)間為0.5～10h。本發(fā)明處理含苯酚廢水，對(duì)苯酚的去除效果好，能耗低，操作簡(jiǎn)單，表面活性劑用量少，成本低且表面活性劑和苯酚可回收。文檔編號(hào)C02F1/58GK101157492SQ20071003567公開(kāi)日2008年4月9日申請(qǐng)日期2007年9月3日優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日發(fā)明者方瑤瑤,曲云歡,曾光明,雪李,柯許,黃瑾輝申請(qǐng)人:湖南大學(xué)