光催化處理丙烯酸酯廢水的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理技術領域，特別涉及光催化處理丙烯酸酯廢水的方法。
【背景技術】
[0002]丙烯酸酯作為重要的工業(yè)原料在醫(yī)藥化工等多個領域得到廣泛的應用。目前工業(yè)上主要采用丙烯酸酯化生產丙烯酸酯。丙烯酸酯生產過程中產生的廢水主要含有正丁醇、丙烯酸鈉、對甲苯磺酸、氫氧化鈉和金屬鹽等。
[0003]丙烯酸酯廢水的處理技術主要以焚燒處理技術和生化處理技術為主。焚燒處理技術雖然效果可靠、步驟簡單，但是燃料昂貴、設備維護困難，在實際處理中每噸水處理成本可高達300元以上，而且無法對其中有價值資源進行回收利用。利用生化技術處理丙烯酸酯廢水需要對廢水進行前處理，去除過高的有機物提高廢水的生物可降解性?，F階段，藥劑聚合反應產生的聚丙烯酸的分子量一般為幾千道爾頓，在廢水中分散性較好，從廢水中分離出來很困難，需要超濾等物理分離方式才能將其從廢水中除去，使廢水的B/C(可生化性)比大于0.4，提高廢水的生物可降解性，處理過的廢水可進行生化技術處理。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明實施例公開了光催化處理丙烯酸酯廢水的方法，用于解決處理丙烯酸酯廢水時，聚合產生的聚丙烯酸等大分子聚合物分子量小，難于從廢水中分離出來的問題。技術方案如下:
[0005]光催化處理丙烯酸酯廢水的方法，所述丙烯酸酯廢水中的主要有機成分為丙烯酸或其鈉鹽，包括以下步驟:
[0006]將丙烯酸酯廢水與引發(fā)劑混合，在光催化反應器中，5?95°C下進行聚合反應Imin?30min ;所述引發(fā)劑為過氧化氫、過硫酸錢、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的一種或幾種；所述引發(fā)劑的加入量為每升丙烯酸酯廢水中加入0.05g?5g ;
[0007]將發(fā)生聚合反應后的丙烯酸酯廢水與沉淀劑混合，反應1min?2h，固液分離處理；所述沉淀劑為氯化鈣、氯化鎂、氯化鐵、氯化銅、氯化鋅、氯化鋁、硫酸鎂、硫酸鐵、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸鋁、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鐵、硝酸鋅、乙酸鈣、乙酸鎂、乙酸鐵、乙酸鋅、檸檬酸鈣、檸檬酸鎂、檸檬酸鐵、檸檬酸銅、檸檬酸鋅、檸檬酸鋁、氧化鈣、聚合硫酸鐵、聚合氯化招或聚合硫酸招鐵；所述沉淀劑的加入量為廢水質量的0.05%?5%。
[0008]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述丙烯酸酯廢水的COD為1000mg/L?300000mg/Lo
[0009]在本發(fā)明的一種更為優(yōu)選實施方式中，所述丙烯酸或其鈉鹽的質量分數為0.1%?30%。
[0010]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述光催化反應器的光源為高壓汞燈或KrF紫外準分子激光器。
[0011]在本發(fā)明的一種更為優(yōu)選實施方式中，所述光源的波長范圍為185nm?350nm。
[0012]在本發(fā)明的一種更為優(yōu)選實施方式中，所述引發(fā)劑的加入量為每升丙烯酸酯廢水中加入0.1g?2go
[0013]在本發(fā)明的一種更為優(yōu)選實施方式中，所述沉淀劑為氯化鈣、硫酸鐵、乙酸鈣、聚合硫酸鐵。
[0014]在本發(fā)明的一種更為優(yōu)選實施方式中，所述沉淀劑的加入量為廢水質量的0.1%?
[0015]在本發(fā)明的一種更為優(yōu)選實施方式中，所述聚合反應的溫度為30?40°C。
[0016]本發(fā)明提供的光催化處理丙烯酸酯廢水的方法，利用光催化將丙烯酸等具有不飽和雙鍵的有機物聚合成分子量在幾百萬至幾千萬道爾頓的聚丙烯酸等大分子聚合物，聚合物本身即可形成絮狀體沉淀，加入沉淀劑后，加快絮狀體的沉降速率，沉淀密實，沉降性能好，易于分離，并且經過光催化處理后的廢水的B/C (可生化性)比大于0.5，保證后續(xù)生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。此外，本發(fā)明提供的處理丙烯酸酯廢水的方法，工藝簡單，操作方便，化學藥劑用量少，反應時間短。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的技術方案:光催化處理丙烯酸酯廢水的方法，所述丙烯酸酯廢水中的主要有機成分為丙烯酸或其鈉鹽，包括以下步驟:
[0018]將丙烯酸酯廢水與引發(fā)劑混合，在光催化反應器中，5?95°C下進行聚合反應I?30min;所述引發(fā)劑為過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的一種或幾種；所述引發(fā)劑的加入量為每升丙烯酸酯廢水中加入0.05g?5g ;
[0019]將發(fā)生聚合反應后的丙烯酸酯廢水與沉淀劑混合，反應1min?2h，固液分離處理；所述沉淀劑為氯化鈣、氯化鎂、氯化鐵、氯化銅、氯化鋅、氯化鋁、硫酸鎂、硫酸鐵、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸鋁、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鐵、硝酸鋅、硝酸鋁、乙酸鈣、乙酸鎂、乙酸鐵、乙酸銅、乙酸鋅、檸檬酸鈣、檸檬酸鎂、檸檬酸鐵、檸檬酸銅、檸檬酸鋅、檸檬酸鋁、氧化鈣、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁或聚合硫酸鋁鐵；所述沉淀劑的加入量為廢水質量的0.05%?5%。
[0020]需要說明的是，本發(fā)明所說的丙烯酸酯廢水為生產丙烯酸酯產生的廢水，該廢水中除含有大量的丙烯酸或其鈉鹽外，還含有對甲苯磺酸或其鈉鹽及少量的丙烯酸酯。本發(fā)明所說的丙烯酸酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸辛酯。
[0021]本發(fā)明利用光催化反應器產生的紫外光能夠引發(fā)丙烯酸等具有不飽和雙鍵的有機化合物發(fā)生自由基聚合反應，尤其在引發(fā)劑和光催化共同作用下，可以加快聚合反應，將丙烯酸聚合成分子量在幾百萬至幾千萬道爾頓的大分子聚丙烯酸等大分子聚合物。
[0022]在實際應用中，本發(fā)明的方法可處理COD為(1000?300000)mg/L的丙烯酸酯廢水，丙烯酸或其鈉鹽的質量分數為0.1%?30%，廢水的pH值I?14。說明此方法對丙烯酸酯廢水的各項指標沒有嚴格的要求，應用范圍寬泛。
[0023]在實際應用中，光催化反應器的光源為高壓汞燈或KrF紫外準分子激光器，光源的波長范圍為185?350nm，即可使丙烯酸酯廢水中的丙烯酸發(fā)生聚合反應。
[0024]在本發(fā)明的技術方案中，優(yōu)選引發(fā)劑的加入量為每升丙烯酸酯廢水中加入0.1g?2g，可使丙烯酸酯廢水中的丙烯酸完全快速發(fā)生聚合反應生成聚丙烯酸。
[0025]在本發(fā)明的技術方案中，優(yōu)選沉淀劑為氯化鈣、硫酸鐵、乙酸鈣、聚合硫酸鐵，沉淀劑的加入量為廢水質量的0.1%?2%，此條件下，沉降效果好，沉淀物容易從廢水中分離且成本低廉。
[0026]在本發(fā)明的技術方案中，聚合反應的溫度為30?40°C，好處在于該溫度下丙烯酸可以聚合成更大分子量的聚丙烯酸產物，且能耗低，有利于后續(xù)的沉淀工藝。
[0027]在本發(fā)明的技術方案中，固液分離處理可以為離心分離、抽濾或自然沉降。具體采用哪種方式使沉淀物從分離廢水中分離出來，本發(fā)明在此不作具體限定，本領域技術人員可以根據實際工作經驗掌握。
[0028]需要說明的是，化學需氧量COD (Chemical Oxygen Demand)是以化學方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質的量。
[0029]下面將結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進行描述，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]儀器和試劑
[0031]光催化聚合反應器為自制，光催化反應器的光源為高壓汞燈，光源的波長范圍分別為240?280nm，主波長為254nm，或KrF紫外準分子激光器，光源的波長范圍為185?350nm，主波長為248nm ;光催化聚合反應池的尺寸為(長1cm:寬2cm:厚Icm)。通過婦動栗實現廢水在光催化聚合反應池中循環(huán)流動。
[0032]實施例所用到的試劑均市售可得。
[0033]實施例1
[0034]丙烯酸酯廢水的初始指標:pH為13、CODa^ 105000mg/L、丙烯酸鈉含量為51000mg/Lo
[0035]I)將0.3ml質量-體積百分濃度為30 %的過氧化氫水溶液和10ml丙烯酸酯廢水混合，加入光催化聚合反應器進行光催化聚合反應，光源為KrF紫外準分子激光器，主要輸出波長為248nm，激光的單脈沖能量為350mJ，脈寬為30ns，脈沖頻率為20Hz，光催化反應時間為20min，反應溫度為25°C ;反應后廢水中聚丙烯酸等聚合物平均分子量為1200萬道爾頓。
[0036]2)光催化聚合反應器出水中加入5ml 100g/L氯化鈣水溶液，攪拌反應30min，抽濾分離沉淀物后，得預處理出水。
[0037]預處理出水⑶化為22890mg/L，丙烯酸含量為436mg/L，