含氮雜環(huán)類金剛烷胺工業(yè)廢水樹脂吸附工藝

金剛烷胺是一種含氮雜環(huán)類污染物，又名三環(huán)癸胺，白色粉末狀結(jié)晶體，無臭無味，微溶于水，性質(zhì)穩(wěn)定，其分子式為C10H8N，是一種治療神經(jīng)性疾病的藥物，多用于帕金森病、帕金森綜合癥等疾病的治療。目前，國內(nèi)藥廠大多以雙環(huán)戊二烯為原料經(jīng)催化加氫、異構(gòu)化、溴化、胺化的工藝來生產(chǎn)金剛烷胺，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的金剛烷胺制藥廢水污染物濃度?{、組分復(fù)雜，堿性極強(qiáng)。此外，金剛烷胺廢水中還含有殘留的金剛烷胺及其衍生物，具有很強(qiáng)的抗菌活性，可生物降解性極差。

對金剛烷胺廢水處理現(xiàn)有技術(shù)的研究主要集中在化學(xué)結(jié)晶法、Fenton氧化法和鐵碳微電解法等物化處理技術(shù)方面，這些技術(shù)雖然取得了較好的處理效果，但在實(shí)際應(yīng)用中存在著許多問題，如效率低、處理成本高、二次污染等。因此，本研究致力于開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)高效，處理效率高的處理技術(shù)，為解決金剛烷胺廢水難處理問題提供新方法。該研究采用樹脂吸附工藝來處理含金剛烷胺工業(yè)廢水，考察了不同型號的大孔樹脂在不同廢水pH值條件及不同流速對樹脂吸附效果的影響，并且考察了樹脂吸附的再生效果，以探索樹脂吸附工藝對于處理金剛烷胺工業(yè)廢水的可行性。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

實(shí)驗(yàn)用金剛烷胺工業(yè)廢水均為直接從生產(chǎn)車間收集的實(shí)際廢水，該廢水帶有胺臭氣味，為乳白色液體。實(shí)驗(yàn)考量指標(biāo)為CODcr，檢測方法為《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定快速消解分光光度法》。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

近年來，樹脂吸附工藝多用于處理難降解的有機(jī)工業(yè)廢水，其工藝簡單，解吸效果好，經(jīng)濟(jì)有效，越來越受到國內(nèi)關(guān)注。大孔吸附樹脂是一種多孔性材料，其吸附原理主要是物理吸附原理，溶質(zhì)分子被吸附劑吸附后，溶液中的污染物濃度降低，被吸附的分子將濃聚在樹脂顆粒表面，從而達(dá)到去除污染物的目的。

2、結(jié)果與討論

2.1 吸附樹脂的篩選

取1L濃度為5g/L金剛烷胺廢水于燒杯中，量取50mL不同型號的大孔吸附樹脂，連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，吸附時(shí)間10h，取樣頻次1次/h，取樣后分析點(diǎn)樣的COD指標(biāo)和氨氮指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2、圖3。

根據(jù)圖2數(shù)據(jù)可以看出，樹脂吸附COD過程中LS-200型號樹脂在前5h吸附效果顯著，第8h已經(jīng)趨于平緩達(dá)到平衡狀態(tài)。XDA-1G型號樹脂和LS-106型號樹脂吸附效果更好，其中XDA-1G型號樹脂吸附效果最好，吸附量最大初始COD濃度為4500mg/L，最終達(dá)到1120mg/L，單位吸附量為96.57mg/g。

根據(jù)圖3數(shù)據(jù)可知，大孔樹脂吸附過程中，XDA-1G型號樹脂的吸附效果最好，第7h廢水中氨氮的濃度開始上升，樹脂的吸附容量趨于飽和，吸附量最大初始氨氮濃度為162.96mg/L，最終達(dá)到71.43mg/L，單位吸附量為2.62mg/g。

2.2 流速對樹脂吸附效果的影響

由上述實(shí)驗(yàn)得到吸附效果最好的樹脂型號(XDA-1G型號大孔樹脂），將50mlXDA-1G型號的大孔吸附樹脂裝入100mL的吸附柱中，取700mL廢水，分別通過蠕動栗控制廢水流速為50、75、100mL/h由上而下通過樹脂吸附柱，并接取相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的樣品，對所取點(diǎn)樣進(jìn)行COD分析。

由圖4數(shù)據(jù)我們可以看出，不同流速對樹脂的吸附效果影響很大，其相應(yīng)點(diǎn)樣的COD值與流速呈直接關(guān)系，隨著時(shí)間和流速的增加，點(diǎn)樣的COD值也逐漸增加，當(dāng)流速達(dá)到100mL/h，時(shí)間為5h時(shí)，出水COD值增加至3566mg/L，而相同吸附時(shí)間，流速為50mL/h時(shí)，出水COD值僅為304mg/L，說明廢水的流速對樹脂吸附的效果有很大的影響。從工程化應(yīng)用角度綜合考慮，控制廢水的流速在50mL/h(lBV/h)對該金剛烷胺廢水進(jìn)行預(yù)處理，效果較好。

2.3 廢水pH值對樹脂吸附效果的影響

分別取500mL金剛烷胺廢水，調(diào)節(jié)廢水的pH值為3.0、5.0、7.0、8.0、9.0和10.0，根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，控制在相同實(shí)驗(yàn)條件，樹脂型號為XDA-1G，流速為50ml/h，進(jìn)行靜態(tài)吸附，結(jié)果見圖5。

由圖5可以看出，PH值對樹脂吸附試驗(yàn)的效果影響較大，在PH為8時(shí)該型號大孔吸附樹脂對金剛烷胺類廢水的吸附量最大，經(jīng)分析，其主要原因?yàn)榻饎偼榘贩肿釉诓煌?/span>pH條件下所呈現(xiàn)的狀態(tài)不同和該型號大孔吸附樹脂所使用的PH范圍。通過試驗(yàn)可知，該金剛烷胺類廢水，在PH為8條件下，吸附效果最好。

2.4 解吸實(shí)驗(yàn)

樹脂吸附飽和后，對飽和的樹脂進(jìn)行解吸，根據(jù)所處理的廢水中的特征污染物和樹脂的類型，我們決定采用甲醇和稀鹽酸來對樹脂進(jìn)行解吸，兩種方法的解吸條件見表1。

根據(jù)圖6數(shù)據(jù)可以看出，對于XDA-1G型號樹脂的初始吸附量為18.77mg/g，甲醇解吸液解析后可以恢復(fù)至18.21mg/g，恢復(fù)率為97.02%，而用稀鹽酸解吸后的恢復(fù)率為95.26%，綜合考慮解吸液的用量和成本，選用甲醇對XDA-1G型號大孔樹脂進(jìn)行解吸。

3、結(jié)論

綜上所述，針對該金剛烷胺廢水的特點(diǎn)，采用XDA-1G型號大孔樹脂吸附金剛烷胺廢水效果最佳，主要結(jié)論歸納如下：

(1)采用大孔吸附樹脂吸附金剛烷胺廢水，吸附時(shí)間8h，COD降解效果良好，吸附量最大初始COD濃度為4500mg/L，最終達(dá)到1120mg/L，單位吸附量為96.57mg/g。

(2)采用甲醇解吸金剛烷胺廢水吸附樹脂可以取得良好的再生效果，其中XDA-1G型號樹脂不論吸附還是解吸均有良好的效果。

(3)廢水的PH值對XDA-1G型號樹脂的吸附效果影響較大，使用過程中應(yīng)調(diào)節(jié)pH在8左右。

(4)吸附流速條件對XDA-1G型號樹脂吸附金剛烷胺廢水影響較大，吸附效果最佳控制流速在50mL/h，即lBV/h。

(5)XDA-1G型號吸附樹脂解析效果良好，甲醇解吸后，吸附容量可恢復(fù)至97.02%。（來源：沈陽化工研究院設(shè)計(jì)工程有限公司）