水合肼污水处理机理的研究与控制

摘要

水合肼作为一种重要的精细化工原材料，可以用于合成发泡剂、锅炉和反应釜冲洗处理剂、生产抗结核和糖尿病的药物、除草剂、植物的生长调节剂和杀菌、杀虫、杀鼠药及应用于合成火箭燃料、重氮燃料、橡胶助剂等，用途非常广泛。
　　水合肼合成以酮、次氯酸钠、氨等为原料，生产过程中产生的污水含有多种有机物、且有异味，同时含有15-20％的氯化钠。因而，污水处理难度相对较大，处理污水的同时，如能将污水中的氯化钠加以回收利用，不仅有效的降低了水合肼生产污水的处理成本，而且解决高含盐对环境带来的污染问题。近年来水合肼的需求量不断扩大而针对水合肼生产过程中产生的污水处理却没有经济有效的处理技术。目前此类污水的处理方法主要是利用氧化剂将污水中还原性物质氧化，再回收氯化钠，该工艺运行成本高、氯化钠不能直接利用。
　　本文采用物理化学法和膜法结合的工艺来综合处理并利用水合肼生产污水。实验通过采用混凝、纳滤、活性炭吸附、电解的工艺处理水合肼生产污水。通过混凝、纳滤、活性炭吸附来达到降低污水中有机物和氨氮的含量的目的，并最终能够稳定电解产生一定具有经济价值的产物。同时采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)来分析考察实验过程中纳滤膜和阳离子交换膜的表面形貌变化和元素的积累，分析了实验过程中膜污染的变化情况和膜污染的影响因素。根据实验结果调整确定混凝、纳滤、活性炭吸附、电解处理方案，实验确定最佳工艺条件为:混凝剂聚合氯化铝加药量为1.2g/L，搅拌时间为16.5min，溶液的pH为8;纳滤过程中操作压力设定为2.6MPa、进水流量为120L/h、进水pH为6;活性炭吸附选择杏壳活性炭作为吸附剂，活性炭柱填充高度为0.8m，水力停留时间为2h，电解过程中电解温度为60℃，进水流量为40L/h，电流密度为13.0A，初始电压为3.5V。最终COD去除率为98.01％，氨氮去除率为98.30％，TOC去除率为97.69％。通过电解实验后离子膜能够长周期连续稳定运行，中试条件下连续电解48h，电流稳定在13.0A，电压稳定在3.5V到4.5V之间，氢氧化钠能稳定产出，表明电解可以稳定的运行。通过表征分析阳离子交换膜面积累的主要物质为氯化钠盐类，可采用清水洗膜即可使膜通量得到恢复，可重复利用。因而本工艺不仅充分利用了污水中的氯化钠，且污水不再排放，是一循环经济零排放技术，市场前景广阔。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 水合肼的生产工艺及特点

1．1．1 水合肼的生产工艺

1．1．2 生产工艺的比较

1．1．3 水合肼生产的特点和危害

1．2 水合肼生产副产物的回收与利用

1．3 高含盐有机污废水的处理工艺

1．3．1 物理化学法处理含盐有机污水

1．3．2 生物法处理含盐有机污水

1．4 混凝的作用和机理

1．4．1 混凝剂的种类和作用机理

1．4．2 混凝剂的影响因素

1．5 纳滤处理技术的简介

1．6 活性炭处理技术简介

1．6．1 活性炭的吸附机理

1．6．2 活性炭吸附影响因素

1．7 离子膜电解技术简介

1．7．1 电解原理

1．7．2 影响电流效率的因素

1．7．3 槽电压影响因素

1．8 课题的来源与研究意义

第二章 实验部分

2．1 实验材料

2．1．1 实验原水水质

2．1．2 实验仪器与药品

2．2 实验流程与方法

2．3 实验方案

2．3．1 混凝实验

2．3．2 纳滤膜过滤

2．3．3 活性炭的吸附

2．3．4 离子膜电解

2．4 实验分析与表征方法

2．4．1 分析方法

2．4．2 表征方法

第三章 实验结果与讨论

3．1 混凝实验部分

3．1．1 混凝正交实验结果分析

3．1．2 混凝剂的加药量对混凝效果的影响

3．1．3 搅拌条件对混凝效果的影响

3．1．4 溶液的pH对混凝效果的影响

3．1．5 结论

3．2 纳滤实验部分

3．2．1 纳滤膜的性能表征

3．2．2 恒压条件下产水流量的变化

3．2．3 纳滤膜截留效果影响因素考察

3．2．4 结论

3．3 活性炭吸附实验

3．3．1 活性炭吸附正交实验结果分析

3．3．2 活性炭种类对吸附效果的影响

3．3．3 活性炭填充高度对吸附效果的影响

3．3．4 结论

3．4 离子膜电解实验

3．4．1 污染物浓度对槽电压的影响

3．4．2 操作条件对槽电压的影响分析

3．4．2 结论

第四章 膜污染的表征与分析

4．1 纳滤膜污染的表征

4．1．1 纳滤膜表面形貌分析

4．1．2 能谱分析(EDX)

4．1．3 结论

4．2 阳离子交换膜污染表征

4．2．1 膜表面形貌分析

4．2．2 能谱分析(EDX)

4．2．3 结论

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢