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苯甲醛是一種重要的精細(xì)化學(xué)品，每年市場(chǎng)需求量5～8萬(wàn)t。其生產(chǎn)方法主要有兩種，一種是甲苯氧化法，另一種是氯化水解法。氯化水解法工藝中副產(chǎn)品苯甲酸通常以苯甲酸鈉形式和少量苯甲醛混雜在含高濃度氯化鈉的污水中。可以通過(guò)調(diào)節(jié)pH，將苯甲酸鈉轉(zhuǎn)化為苯甲酸，從而分離出大部分苯甲酸鈉。但是苯甲酸和苯甲醛在污水中總殘留仍然高達(dá)2%～4%。通過(guò)鼓氣氧化，水中的苯甲醛可以轉(zhuǎn)化為苯甲酸，二次分離出苯甲酸，污水中最后剩余苯甲酸濃度低于1%。通過(guò)多效蒸發(fā)或MVR蒸發(fā)，可以濃縮出混有苯甲酸的氯化鈉。一方面，蒸發(fā)過(guò)程中苯甲酸不斷在蒸發(fā)設(shè)備的換熱器部件上積累，導(dǎo)致?lián)Q熱效率越來(lái)越差，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間，就會(huì)被迫停車清洗；另一方面濃縮出的鹽含有苯甲酸屬于危廢。為了延長(zhǎng)蒸發(fā)設(shè)備運(yùn)行周期；將危廢變成有用的工業(yè)鹽；開(kāi)發(fā)出預(yù)處理工藝，提前分離出污水中苯甲酸。對(duì)于苯甲酸降解處理目前主要有生物法和化學(xué)法。但是苯甲酸本身也是一種資源，因此首先應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)的回收利用。水相中的低濃度苯
甲酸分離、回收主要方法是萃取和吸附。無(wú)論用到何種溶劑萃取，都會(huì)帶來(lái)新的VOCs排放和溶劑在水中的殘留，因此，采用吸附法分離苯甲酸。參考前人的研究基礎(chǔ)，作者圍繞如何分離、回收污水中微量苯甲酸，進(jìn)行了相關(guān)的論述。本課題的研究?jī)?nèi)容不僅對(duì)污水中的苯甲酸吸附回收有實(shí)際使用價(jià)值，對(duì)大孔樹(shù)脂吸附分離污水中的芳香性有機(jī)酸類化合物的可能性也有較好的指導(dǎo)意義。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1材料、試劑
大孔樹(shù)脂XDA-1：西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司；含苯甲酸污水：南通天時(shí)化工股份有限公司；苯甲酸：工業(yè)品，南通天時(shí)化工股份有限公司；氫氧化鈉、鹽酸：工業(yè)品。
1.2儀器
1260型高效液相色譜：安捷倫科技有限公司；AL104型電子天平、ME4002E型電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。
1.1 試驗(yàn)方法
1.1.1 樹(shù)脂的預(yù)處理
取30mL大孔樹(shù)脂填充樹(shù)脂柱，樹(shù)脂填充層長(zhǎng)徑比為4.8：1，用2BV量4%鹽酸0.5BV速度流動(dòng)洗滌，再用2BV量5%燒堿溶液0.5BV流速洗滌。去除殘留在樹(shù)脂孔道中的金屬離子及有機(jī)物，再用去離子水洗去燒堿，直到洗滌樹(shù)脂的出水呈中性。
1.1.2 不同pH條件下的吸附平衡實(shí)驗(yàn)
稱取4份pH=1的待處理污水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH分別為3.0、5.0、7.0，然后將污水以一定倍速流過(guò)樹(shù)脂，每隔一段時(shí)間取樣，測(cè)定溶液中剩余苯甲酸質(zhì)量濃度，并計(jì)算苯甲酸的去除率。直到在出水中檢測(cè)到苯甲酸，停止進(jìn)水。
1.1.3 樹(shù)脂的壽命及再生性能實(shí)驗(yàn)
向填充有大孔樹(shù)脂的樹(shù)脂柱中加入5%燒堿溶液0.5BV流速洗滌，每隔一段時(shí)間檢測(cè)洗滌液中苯甲酸含量，直到檢測(cè)不到苯甲酸。再向樹(shù)脂柱中加入清水0.5BV速度流動(dòng)洗滌至中性，再生后重復(fù)吸附———脫附試驗(yàn)。
1.2 分析方法
采用HPLC外標(biāo)法測(cè)定苯甲酸濃度，根據(jù)苯甲酸溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算其質(zhì)量濃度。
2 結(jié)果與討論
2.1 流速對(duì)樹(shù)脂吸附苯甲酸的影響
從生產(chǎn)崗位直接取來(lái)廢水，其中苯甲酸濃度為918mg/L，pH=1。以此廢水為試驗(yàn)對(duì)象，選擇4個(gè)流速，考察處理體積對(duì)苯甲酸去除率的影響。從圖1可以看出，在20倍體積之前，處理速度對(duì)苯甲酸去除率沒(méi)有影響；處理體積達(dá)到40倍時(shí)，6BV/h去除率有明顯下降；處理體積達(dá)60倍之后，所有流速下的去除率都開(kāi)始下降，表示樹(shù)脂柱已經(jīng)被穿透。原因是樹(shù)脂吸附基本達(dá)到飽和，吸附效果開(kāi)始下降。
2.2 pH值對(duì)樹(shù)脂吸附苯甲酸的影響
從圖2可以看出，在pH=1和pH=3時(shí)兩者的去除率幾乎一致，穿透體積都達(dá)到了50倍。溶液
pH上升到5之后，穿透體積減小到35倍，而pH上升到7之后幾乎是立即穿透。pH值低有利于樹(shù)脂吸附苯甲酸，因此，在進(jìn)行樹(shù)脂吸附前，不需要調(diào)節(jié)pH。FU等[15]認(rèn)為XDA-1樹(shù)脂吸附過(guò)程以氫鍵作用力為主要驅(qū)動(dòng)力，被吸附物質(zhì)在不同pH條件下電離程度影響吸附效果。苯甲酸在水中電離常數(shù)Ka=6.46×10-5（25℃），其酸性強(qiáng)于醋酸。因此預(yù)測(cè)采用XDA-1大孔樹(shù)脂吸附苯甲酸時(shí)，應(yīng)盡量保持溶液在較高酸性，因?yàn)樵谒嵝詶l件下苯甲酸多以分子態(tài)的形式存在，有利于吸附量提升，試驗(yàn)結(jié)果完全符合預(yù)期。
通過(guò)對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)XDA-1樹(shù)脂對(duì)苯甲酸的吸附作用機(jī)制更加符合Freundich模型。
2.3 苯甲酸回收工藝
洗脫液采用5%燒堿，選擇了不同流速在80℃下洗脫苯甲酸。從圖3中可以看出，流速較快時(shí)需要的洗脫液體積更大，這表示洗脫需要一定的
接觸時(shí)間。選擇0.5倍速3h可以完成洗脫，效率比0.3倍速5h更高。洗脫液中苯甲酸鈉濃度超過(guò)30g/L，洗脫液中總苯甲酸量與被處理的50倍體積廢水中總苯甲酸量基本相當(dāng)，表明洗脫徹底。重復(fù)10次，基本維持相同水平，表明樹(shù)脂重復(fù)使用性較好，強(qiáng)度基本達(dá)到預(yù)期。
洗脫出的苯甲酸鈉再經(jīng)過(guò)加酸反調(diào)成苯甲酸，粗品苯甲酸可以從洗脫液中分離出來(lái)，剩余低濃度洗脫液混入產(chǎn)品母液中一并處理。完整工藝流程圖見(jiàn)圖4。
3 結(jié)論
（1） XDA-1型大孔樹(shù)脂在pH=1條件下能夠
有效吸附含苯甲酸廢水中的苯甲酸，飽和吸附量達(dá)到45g/L，折合苯甲酸濃度為900mg/L的污水處理能力為50倍水。最佳吸附條件為流速：5BV/h，酸堿度：pH=1。
（2） XDA-1型大孔樹(shù)脂吸附飽和苯甲酸后可以再生。再生液為5%燒堿溶液，最佳再生條件為流速：0.5BV/h，再生液用量1.5BV。
（3） XDA-1型大孔樹(shù)脂成功應(yīng)用于處理含苯甲酸污水，結(jié)合苯乙酸和苯甲酸結(jié)構(gòu)相似度極高的事實(shí)，下一步可以嘗試研究將該品種樹(shù)脂應(yīng)用于含苯乙酸類惡臭污水治理。 污水處理成本、每噸水處理費(fèi)用？一般需考慮以下因素：
1.廢水水質(zhì)
2.污水處理程度
3.建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用
4.工程施工難易程度
5.當(dāng)?shù)氐淖匀缓蜕鐣?huì)條件
6.污水的水量
7.處理過(guò)程是否產(chǎn)生新污染物
綜合以上因素制定合理的方案，才能定出合適的，更多污水處理問(wèn)題，請(qǐng)關(guān)注佳潔，工程師一對(duì)一解答，解決您的污水難題。
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