没食子酸生产废水萃取与生物处理研究

摘要

目前国内主要采用的生产没食子酸的方法是碱水解法，此法生产过程中产生的废水中仍含有高浓度没食子酸，具有很高的经济价值。但是该废水含盐浓度高、COD含量高，且pH很低，没食子酸对微生物生长有很强的抑制作用，无害化处理难度大。目前，国内没食子酸生产厂家尚没有有效的没食子酸高效回收技术和无害化废水处理技术，针对此现状，本文对没食子酸生产废水中没食子酸的回收及废水的无害化处理关键技术进行了研究。
　　相比其他没食子酸回收工艺，萃取法有明显优势，不仅工艺效率高，操作简单，而且萃取剂可以循环使用，回收成本低。但是文献中报道中的萃取剂存在反萃效果不佳的问题，须找到一种能够同时实现高效萃取和反萃的萃取剂，最终实现高纯没食子酸的回收。本文从正丁醇、乙酸乙酯(EA)、甲基异丁基酮(MIBK)和磷酸三丁酯(TBP)-煤油中筛选出MIBK和30％TBP-煤油为萃取剂，并以这两者为萃取剂进行了一系列萃取和反萃实验，主要研究结论如下:
　　用MIBK作萃取剂，在萃取后水相pH＜2.5范围内，分配比在2左右，最适宜萃取，在对负载有机相进行反萃时，应控制反萃后水相pH在7～8;用30％TBP-煤油作萃取剂，在萃取后水相pH＜3范围内，分配比＞3.6，对没食子酸的萃取效果较好，对负载有机相进行反萃时，控制终点pH在6～10之间，分配比＜0.4，反萃效果最佳;用MIBK和30％TBP-煤油作萃取剂，其萃取率均可达到90％以上，且可通过增大相比提高萃取率。使用阳离子型聚丙烯酰胺对没食子酸生产废水进行预处理，可以消除30％TBP-煤油萃取过程中产生的第三相;可通过调节pH消除30％TBP-煤油反萃过程中产生的第三相。
　　使用厌氧污泥膨胀床(EGSB反应器)+生物接触氧化池对稀释后萃余液进行生物处理，实验结果表明:厌氧工艺COD去除率可以保持在60％以上，有机负荷可以达到17.27 kg·(m3·d)-1;接触氧化池COD去除率虽然不大稳定，但基本都保持在60％以上;第一级接触氧化池出水COD浓度已基本能稳定在300～400 mg·L-1;第二级接触氧化池出水出水COD浓度可降至200 mg·L-1以下。
　　采用不同方法对生物处理出水进行深度处理，实验结果表明:絮凝法、芬顿法和活性炭吸附法均可以使出水色度及COD浓度达到国家排放标准(GB21905-2008)。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 没食子酸的简介

1．1．1 五倍子的基本性质

1．1．2 单宁的基本性质

1．1．3 没食子酸的基本性质

1．1．4 没食子酸的应用

1．2 没食子酸的生产工艺

1．2．1 酸水解法

1．2．2 碱水解法

1．2．3 发酵法

1．2．4 酶法

1．2．5 各生产工艺应用现状

1．3 没食子酸生产废水的处理研究现状

1．3．1 直接处理方式

1．3．2 资源化处理方式

1．3．3 现有处理方法存在问题

1．4 生物降解法处理有机废水的研究进展

1．4．1 厌氧生物处理技术简介

1．4．2 厌氧处理工艺的发展史

1．4．4 EGSB反应器的概述

1．4．5 好氧生物处理技术简介

1．4．6 生物膜法的发展史

1．4．7 生物接触氧化法的概述

1．5 研究背景、内容与意义

1．5．1 研究背景

1．5．2 研究目的和意义

1．5．3 研究内容

2 实验研究方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．2．1 实验室反应仪器

2．2．2 实验装置

2．3 废水来源与成分

2．4 分析方法

2．4．1 没食子酸浓度测定

2．4．2 没食子酸分配比计算

2．4．2 化学需氧量(COD)测定

3 没食子酸回收工艺研究

3．1 引言

3．2 实验流程

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 萃取剂的筛选

3．3．2 pH对没食子酸在两相的分配比(D值)的影响

3．3．3 没食子酸萃取等温线

3．3．4 相比对没食子酸在两相的分配比的影响

3．3．5 MIBK六级萃取四级反萃循环实验

3．3．6 30％TBP萃取过程第三相的消除

3．3．7 30％TBP反萃过程第三相的消除

3．3．8 30％TBP萃取反萃中试实验

3．4 本章小结

4 微生物法处理萃余液工艺研究

4．1 引言

4．2 实验流程

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 EGSB工艺实验

4．3．2 生物接触氧化池工艺实验

4．4 本章小结

5 生物法处理出水深度处理工艺研究

5．1 引言

5．2 实验流程

5．2．1 絮凝法脱色实验流程

5．2．2 芬顿法脱色实验流程

5．2．3 活性炭脱色实验流程

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 絮凝脱色实验

5．3．2 芬顿法脱色实验

5．3．3 活性炭脱色实验

5．5 本章小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢