二甲基甲酰胺廢水處理

1、二甲基甲酰胺廢水處理概述 2015210574 陳思思 DMF 是一種透明液體，能和水及大部分有機溶劑互溶，它是化學(xué)反應(yīng)的常用溶劑。純二甲基甲酰胺是沒有氣味的，但工業(yè)級或變質(zhì)的二甲基甲酰胺則有魚腥味，因其含有二甲基胺的不純物。 二甲基甲酰胺是高沸點的極性（親水性）非質(zhì)子性溶劑，能促進 SN2 反應(yīng)機構(gòu)的進行。 二甲基甲酰胺是利用甲酸和二甲基胺制造的。二甲基甲酰胺在強堿如氫氧化鈉或強酸如鹽酸或硫酸的存在下是不穩(wěn)定的（尤其在高溫下），并水解為甲酸與二甲基胺。二甲基甲酰胺（Dimethylformamide, DMF）概述甲基甲酰胺用于芳烴抽提以及用于從 C4 餾分中分離回收丁二烯和從C5 餾分中分

2、離回收異戊二烯，還可用作從石蠟中分離非烴成分的有效試劑。它對間苯二甲酸和對苯二甲酸的溶解性有良好的選擇性：間苯二甲酸在二甲基甲酰胺中的溶解度大于對苯二甲酸，在二甲酸甲酰胺中進行溶劑萃取或部分結(jié)晶，可將兩者分離。 （4）非水溶液滴定用試劑，乙烯樹脂和乙炔的溶劑，有機合成，光度測定，氣相色譜固定液（最高使用溫度 50，溶劑為甲醇），分離分析 C2-C5 烴，并能分離正、異丁烯-1及順、反丁烯-2。還可用于農(nóng)藥殘留量分析，有機合成，肽的合成，照相工業(yè)用等。 （1）用作分析試劑和乙烯樹脂、乙炔的溶劑。 （2）是優(yōu)良的有機溶劑，用作聚氨酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯的溶劑，亦用作萃取劑、醫(yī)藥和農(nóng)藥殺蟲脒的原料。

3、 （3）二甲基甲酰胺既是一種用途極廣的化工原料，也是一種用途很廣的優(yōu)良的溶劑。二甲基甲酰胺對多種高聚物如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺等均為良好的溶劑，可用于聚丙烯腈纖維等合成纖維的濕紡絲、聚氨酯的合成；用于塑料制膜；也可作去除油漆的脫漆劑；它還能溶解某些低溶解度的顏料，使顏料帶有染料的特點。 DMF 主要用途 DMF 廢水概述 在農(nóng)藥、醫(yī)藥、石油化工和合成革等工生產(chǎn)排出的廢水中含有大量 DMF，每年僅制革行業(yè)排放的含 DMF 廢水約 1 億 t。 工業(yè)廢水中 DMF 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，B/C 為 0.065，難生物降解，對廢水生物處理過程產(chǎn)生抑制作用，影響處理效果。 DMF 可以經(jīng)過呼吸道、

4、消化道和皮膚進入人體內(nèi)，具有一定的毒性。我國職業(yè)性接觸毒物危害程度分級確定 DMF 為級( 中度危害)，并為實驗動物致癌物質(zhì)，美國確定 DMF 為人 體可能致癌物質(zhì)，原蘇聯(lián)規(guī)定污水中 DMF 排放最高容許質(zhì)量濃度標準為 10mgL-1，我國地面 水中最高容許質(zhì)量濃度推薦值是 25 mgL-1。由于 DMF 僅作為有機溶劑而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在量上幾乎沒有損耗，全部進入生產(chǎn)廢水中，如不加以處理，將對環(huán)境造成很大污染。 演示目錄 DMF 廢水常用的處理工藝 生物法生物法 物化法物化法(吸附、萃取吸附、萃取)化學(xué)法化學(xué)法(催化氧化、超臨界水催化氧化、超臨界水氧化、堿性水解氧化、堿性水解)1生物法生物法

5、 好氧降解法 好氧降解法 傳統(tǒng)的好氧活性污泥法處理工業(yè)廢水是一種經(jīng)濟、有效好方法。 Ghisalba 等在好氧條件下用 DMF 作唯一碳源和氮源來培養(yǎng)微生物，證明 DMF 是可生物降解的。 Bromley- Challenor 等研究微生物分別在好氧、發(fā)酵和硝化環(huán)境中，不同濃度、不同 pH 值條件下降解 DMF 廢水，發(fā)現(xiàn)在好氧條件下 DMF 降解率最高，產(chǎn)物為NH3，由 DMF 降解速度快于 NH3 產(chǎn)生速度推斷DMF 降解過程中存在著中間產(chǎn)物，并通過氣相色譜分析得出該中間產(chǎn)物為二甲胺(DMA)。 用好氧生物法降解含 DMF 廢水，DMF 去除率達 95.1%，在其活性污泥培養(yǎng)過程中，需加入

6、磷酸氫二銨及尿素等。 在仔細操作情況下，體積負荷可提高到 1.44 kgm-3 d -1，而出水 DMF 質(zhì)量濃度仍在 10 mgL-1 以下，因此用生物法處理高濃度 DMF 廢水是有效的。 另有一些學(xué)者認為用活性污泥法生物降解 DMF 廢水是比較困難的。DMF 分子端部是兩個甲基，甲基是一種強憎水性基團，而二甲基的憎水作用更強。 通常，微生物對有機物的降解都是從有機物分子端部開始的。微生物表面的水解酶先降解有機物所含的親水性基團，使之轉(zhuǎn)變成小分子后，再將其通過主動運輸吸收進細胞內(nèi)完成降解。 物化法 利用固體多孔介質(zhì)將廢水中一種或多種物質(zhì)吸附在固體表面以凈化廢水，飽和的吸附介質(zhì)需做進一步處理。

7、廢水中低濃度的DMF 可用活性炭吸附，再將5%DMF 的活性炭用大 于 1 倍重量的 CH2Cl2回收。如以 20 份m in-1的速度將質(zhì)量分數(shù)為 0.3%的 DMF 水溶液通過 100 份活性炭柱，其流出液的 BOD 質(zhì)量濃度為 29mgL-1，CODCr質(zhì)量濃度為49mgL-1。當用33 份水及0.2 MPa 的空氣將液體排空后，柱內(nèi)活性炭可用 300 份 CH2Cl2以 20 份m in-1 的速度處理，其淋洗液 141 份，經(jīng)蒸餾可回收97%的 DMF。DMF 蒸餾回收時，中和劑采用碳酸鈣，以免 DMF 分解。 吸附法處理 DMF 廢水具有工藝流程短、操作簡單、處理效果好等特點。 對

8、較高濃度的 DMF 廢水(特別是含CaCl2 的水溶液)，可用CH2Cl2、氯仿、二氯苯、苯、環(huán)己酮或苯甲醚等作萃取劑對 DMF 進行回收。胡湖生等采用溶劑萃取-活性炭吸附處理某制革廠的質(zhì)量濃度高達 93.4 gL-1 的 DMF 廢水，用三氯甲烷五級逆流萃取后，萃余液 DMF 質(zhì)量濃度降到 1.33 gL-1，萃取率達98.6%。萃取法簡單易行，適于處理有回收價值的有機物，但只能用于非極性有機物，被萃取的有機物和萃取后的廢水需進一步處理，有機溶劑還可能造成二次污染。 化學(xué)法 Fenton 試劑法 Fenton 試劑是由 H2O2 和 Fe2+ 按一 定 的 摩 爾 比 混 合而 得 的 強

9、氧 化 劑 ， 可降 解許多有機物。劉志國利用 Fenton 試劑降解 DMF 廢水，考察了 H2O2 用量、Fe2+用量、反應(yīng)物初始濃度對 DMF 廢水 COD 的影響。結(jié)果表明，增加 H2O2 用量和降低 DMF 初始濃度，均能提 高 COD 去除率，且 Fe2+最佳用量為 n(Fe2+) n(H2O2) =40 1。Fenton 試劑具有反應(yīng)條件溫和、氧化能力強、分解速率快、氧化速率高，無二次污染等優(yōu)點，特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機廢水。Fenton 試劑處理 DMF廢水費用很高，從資源回收角度看，造成了 DMF 的浪費，沒有工業(yè)應(yīng)用價值。此外還存在催化劑無法回收、容

10、易引進雜質(zhì)等缺點。 超臨界水氧化法 超臨界水氧化法原理是利用超臨界水的特性，使廢水中的有機污染物與氧氣在超臨界水中充分互溶反應(yīng)，并將其氧化成無毒無害的 CO2，H2O 和其他簡單小分子化合物。徐明仙等 采用超臨界水氧化法處理 DMF 廢水，當處理溫度為 360時 CODCr質(zhì)量濃度由 28244 mgL1 降低到 2198 mgL-1，CODCr去除率達到 92%。超臨界水氧化法適合處理難生物降解的有機廢水，反應(yīng)速度快，但其工業(yè)化過程仍存在一些技術(shù)難題，如反應(yīng)條件較為苛刻( 高溫、高壓)，設(shè)備易腐蝕，很難大規(guī)模應(yīng)用。 堿性水解法 酰胺類物質(zhì)在強堿溶液中可以分解為相應(yīng)的胺和鹽。在堿的作用下，DM

11、F 水解反應(yīng)方程式如下： HCON(CH3)2 + OH- HCOO- + NH(CH3)2 向含 DMF 的廢水中加入 NaOH，使之發(fā)生堿性水解反應(yīng)生成 DMA 和甲酸鹽，用空氣趕出 DMA，并用富氧空氣進行焚燒，使之轉(zhuǎn)化為 N2 和 CO2，而液相中的甲酸鹽可直接通過生物法處理。劉志國利用該法處理質(zhì)量分數(shù)為 8% DMF 廢水，使廢水中 DMF 轉(zhuǎn)化為 DMA，然后鼓空氣將 DMA 夾帶出反應(yīng)體系，出口分別用水、鹽酸吸收, 冷凝回收。結(jié)果表明：60時 DMF 與 NaOH 反應(yīng)，氣脫 30 min，DMF 已完全分解，鼓出的 DMA 用 3 種方法回收：水靜態(tài)吸收，吸收率達到 95%；冷

12、凝回收，回收率達到 81%；鹽酸吸收，回收率達到 100%，但生成的鹽酸二甲胺需要精制，路線較長。3 種方法比較得出，利用水吸收 DMA 是較好的方法，吸收后的 DMA 水溶液可以出售。 堿性水解法處理 DMF 廢水具有反應(yīng)條件溫和,分解徹底的優(yōu)點。生成DMA 采用水吸收工藝簡單, 更適合工業(yè)化應(yīng)用。 DMF 廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢 DMF 可在環(huán)境中長期存在，造成水體污染。目前的處理方法中，對于較高濃度的 DMF廢水以回收為主，對于較低濃度的 DMF 廢水以降解去除為主。因此組合處理工藝將是 DMF廢水處理工業(yè)化應(yīng)用探索的重要方向。如吸附法、萃取法和化學(xué)法、生物法的組合，可通過吸附、萃取回收一部分副產(chǎn)物，不能被吸附的污染物用生物處理達標。還有堿性水解法、生物法和光催化氧化法的組合，光催化氧化法能改善廢水可生化性，將光催化工藝作為生物處理的預(yù)處理或深度處理。如先用堿性水解法處理，回收 DMA，再用光催化處理，進行徹底礦化，可實現(xiàn)廢水的資源化利用和無害化處理。 DMF 廢水概況廢水處理工藝 由于廢水的 CODCr 的質(zhì)量濃度比較高，因此考慮采用厭氧-好氧聯(lián)合工藝來處理該廢水。 本工程通過新型高效厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器去除廢水中的大部分可降解有機污染物，然后再用新型 BioAX 生物接觸氧化工藝對剩余有機物進行降解，使 DMF