双效蒸发法治理糠醛废水的工艺及醋酸钙镁回收研究
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摘要
糠醛(Furfural)又名呋喃甲醛,以其为原料直接或间接衍生出的化工产品达1600多种,是精细化工领域一类较为重要的产品。但在糠醛生产过程中产生大量的高浓度有机废水,对人体及生态环境造成巨大影响。由于污染治理等环保问题未能完全解决,使糠醛行业的发展受到阻碍。
1、本文通过色谱-质谱联机对糠醛厂的废水进行了系统分析,根据糠醛废水温度高、醋酸含量大的特点,设计了双效蒸发法治理糠醛废水的实验。结果表明,在实验室条件下,模拟糠醛废水的温度,完全可以实现糠醛废水的有效治理。
2、根据糠醛废水的成分分析结果、实验室设计的工艺流程,在糠醛厂实地试验。在糠醛厂中试实验的过程中,根据每个环节的数据,逐渐完善了实验室工作确定的工艺流程,最终形成了一套与糠醛生产同步的糠醛废水治理工艺——双效蒸发法糠醛废水治理工艺。通过对此工艺流程中各装置出口的数据分析,证明了双效蒸发法在糠醛废水治理方面是可行的。从而可以实现环境效益、经济效益及社会效益的统一。
3、本文在对糠醛废水治理的同时,利用废水中的醋酸制取环保型融雪剂——醋酸钙镁(CMA)。近年来,醋酸钙镁代替氯化钠作为融雪剂的研究正成为热点,它可以减少氯离子的腐蚀及对地表水的污染,且水溶性好,熔点低,醋酸根可生物降解。本文在实验室条件下,对双效蒸发完成液的排出浓度、活性炭最佳使用条件等进行了摸索,确定了利用糠醛废水提取CMA的工艺,并对生成的CMA成分进行分析测试,进一步证明了利用糠醛废水制取CMA是可行的。
Furfural, also called as furan formaldehyde, is necessary in fine chemicals. About 1600kinds of chemical products are derived from it. But human beings and environment areseverely affected by high-concentration organic wastewater discharged in the process offurfural production. Then the progress of furfural industry is disturbed by the problem onpollution control and environment protection.
In this article, the chemical composition of furfural wastewater is analyzed bysystematic GC-MS tests. The double-effect evaporation experiment based on hightemperature and abundant concentration of acetate in the wastewater is designed for thedisposition of furfural wastewater. The result shows that the simulative furfural wastewater iseffectively disposed all by the heat energy obtained from the wastewater itself.
Field test is carried out in a furfural factory based on the composition analysis and theexperiment results in laboratory. Research in laboratory is perfected according the date ineach part of pilot scale experiment. The double-effect evaporation process for the treatmentof furfural wastewater, which is synchronous with furfural production is put forward. Theapplication of double-effect evaporation on furfural wastewater treatment is proved feasibleaccording output water quality data from each equipment in the process. The process has takeattention on environment protection, economic profit and social benefit.
Calcium magnesium acetate (CMA), which is environment friendly deicing agent issynchronously recycled and reused in the process of furfural wastewater treatment. As itshows good water-solubility, low melting point, biodegradable properties and weak chlorineerosion, research on the CMA deicing agent as the substitute of NaCl has been a hotspotrecently. In this article, the concentration of double-effect evaporation condensed solutionand the optimal application condition are found out. The extraction process of CMA fromfurfural wastewater is determined. The chemical composition of CMA is tested and analyzed.The result shows than the process is feasible.
1、本文通过色谱-质谱联机对糠醛厂的废水进行了系统分析,根据糠醛废水温度高、醋酸含量大的特点,设计了双效蒸发法治理糠醛废水的实验。结果表明,在实验室条件下,模拟糠醛废水的温度,完全可以实现糠醛废水的有效治理。
2、根据糠醛废水的成分分析结果、实验室设计的工艺流程,在糠醛厂实地试验。在糠醛厂中试实验的过程中,根据每个环节的数据,逐渐完善了实验室工作确定的工艺流程,最终形成了一套与糠醛生产同步的糠醛废水治理工艺——双效蒸发法糠醛废水治理工艺。通过对此工艺流程中各装置出口的数据分析,证明了双效蒸发法在糠醛废水治理方面是可行的。从而可以实现环境效益、经济效益及社会效益的统一。
3、本文在对糠醛废水治理的同时,利用废水中的醋酸制取环保型融雪剂——醋酸钙镁(CMA)。近年来,醋酸钙镁代替氯化钠作为融雪剂的研究正成为热点,它可以减少氯离子的腐蚀及对地表水的污染,且水溶性好,熔点低,醋酸根可生物降解。本文在实验室条件下,对双效蒸发完成液的排出浓度、活性炭最佳使用条件等进行了摸索,确定了利用糠醛废水提取CMA的工艺,并对生成的CMA成分进行分析测试,进一步证明了利用糠醛废水制取CMA是可行的。
Furfural, also called as furan formaldehyde, is necessary in fine chemicals. About 1600kinds of chemical products are derived from it. But human beings and environment areseverely affected by high-concentration organic wastewater discharged in the process offurfural production. Then the progress of furfural industry is disturbed by the problem onpollution control and environment protection.
In this article, the chemical composition of furfural wastewater is analyzed bysystematic GC-MS tests. The double-effect evaporation experiment based on hightemperature and abundant concentration of acetate in the wastewater is designed for thedisposition of furfural wastewater. The result shows that the simulative furfural wastewater iseffectively disposed all by the heat energy obtained from the wastewater itself.
Field test is carried out in a furfural factory based on the composition analysis and theexperiment results in laboratory. Research in laboratory is perfected according the date ineach part of pilot scale experiment. The double-effect evaporation process for the treatmentof furfural wastewater, which is synchronous with furfural production is put forward. Theapplication of double-effect evaporation on furfural wastewater treatment is proved feasibleaccording output water quality data from each equipment in the process. The process has takeattention on environment protection, economic profit and social benefit.
Calcium magnesium acetate (CMA), which is environment friendly deicing agent issynchronously recycled and reused in the process of furfural wastewater treatment. As itshows good water-solubility, low melting point, biodegradable properties and weak chlorineerosion, research on the CMA deicing agent as the substitute of NaCl has been a hotspotrecently. In this article, the concentration of double-effect evaporation condensed solutionand the optimal application condition are found out. The extraction process of CMA fromfurfural wastewater is determined. The chemical composition of CMA is tested and analyzed.The result shows than the process is feasible.
引文
[1] 陈军. 糠醛生产技术进展[J]. 贵州化工, 2005, 30 (2):6-8
[2] Liu Jun-feng,Yi Ping-gui,Chen An-guo. Study on the waste settlings to become complex fertilizer in process of producing furfural -the compounding ingredient of the additive (I) and the conditions of the distillation[J]. China Environmental Science, 1999, 19 (3): 223-225
[3] 史伟明,张楠. 糠醛生产“三废”情况的调查[J]. 黑龙江环境通报, 2002, 26(1):57, 58, 53
[4] 汪朝阳. 国内呋喃环香料合成近况[J]. 广州化工, 2001, 9(1): 13-15
[5] Karl J. Zeitsch. The chemistry and technology of furfural and its many by-products[J]. Chemical Engineering Journal, 2001, 81(1-3): 338-339
[6] Li Zeng-Xin, Chen Dong-Hui. Recycling solid waste from production of furfuryl alcohol by furfural hydrogenization[J]. Xiandai Huagong/Modern Chemical Industry, 2003, 23 (8): 47-49
[7] Singh M, Bhattacharya AK, Nair TVR, et al. Production of furfural from corn stover hemicellulose[J]. Biotechnology and Bioengineering Symposium, 1986, 15: 561-567
[8] 五泰咨询公司. 糠醛/糠醇市场调研报告[R]. 2004
[9] 张竞. 国内糠醛催化加氢制糠醇催化剂研究进展[J]. 河北化工, 2001, (2): 1-3
[10] 孙继辉.世界糠醛生产与消费概况[J]. 化工设计,1995,4:53-56
[11] 任鸿均. 我国糠醛工业的未来[J]. 化工科技市场, 2001,(11):12-15
[12] 李铁庆,辛刚. 糠醛厂废水污染地下水的基本特征[J]. 辽宁城乡环境科技, 19 (1): 18-21,26
[13] 曲健,毕彤,杨洪莉等. 某糠醛厂排放废水及周围地下水的 GC/MS 测定[J]. 环境保护科学, 1997, 23(1):31-33
[14] 仇楚辉. 糠醛生产废液精制醋酸钠的研究试验[J]. 宁夏化工,1992,1:31-32
[15] 冯晓领,李承文. 糠醛生产中的废水处理[J]. 辽宁化工,2000,29(2):117-118
[16] 张运明,唐亚贤,刘幽燕等. 糠醛废水醋酸萃取及回收工艺研究[J]. 广西大学学报(自然科学版), 1994, (12): 372-376
[17] 朱慎林,朴香兰. 萃取-蒸馏法处理与回收糠醛废水中醋酸研究[J]. 水处理技术, 2002, 28(4): 200-202
[18] 朱慎林. 脉冲筛板萃取塔用于糠醛废水醋酸的回收[J]. 综合利用, 1999:35-36
[19] 陈玉莲,周广俊,张和. 综合治理糠醛废水的研究[J]. 环境科学, 1992,13(5): 46-49,57
[20] 周广俊,陈玉莲. 电渗析法处理糠醛废水[J]. 石油化工, 1990,19 (6):404-408
[21] 陈玉莲,周广俊,张和. 电渗析治理糠醛废水回收乙酸[J]. 水处理技术,1992, 18(5): 314-320
[22] 水志良. 糠醛废水治理及回收糠醛和醋酸工艺[P]. 中华人民共和国国家知识产权局,2001.9.19
[23] 常贺英,李凭力,刘家祺等. 从生产糠醛的废水中回收醋酸的方法[P]. 中华人民共和国国家知识产权局,2005.6.15
[24] 吴林友,曹中秋,韩光喜等. 催化氧化处理糠醛废水[J].中国环境科学,1999,19(2) : 183-184
[25] 张春燕. 费通法治理糠醛废水的研究. 甘肃农业, 1996, (12): 37-39
[26] 兴雅娟,孙秀红,高兴春. 糠醛生产废水治理[J]. 辽宁化工, 2004,33 (11):665-666
[27] 卢旭东,姜承志. 多孔 TiO2 陶瓷光催化剂降解糠醛废水[J]. 辽宁化工,2002,31(4): 139-140
[28] 姜承志,卢旭东. 耐火砖附载 TiO2 光催化降解糠醛废水[J]. 辽宁化工,2001, 30(11): 503-504
[29]闫秀丽,苏会东. 厌氧生物法处理糠醛废水的研究[J]. 沈阳航空工业学院学报, 2001,(3): 90-91
[30] 张和,赵增国. 糠醛废水综合治理技术[J]. 石油化工, 1998, 27(7): 525-528
[31] Randall A. Wirtz, Richard R. Dague. Anaerobic treatment of a furfural-production wastewater. Waste Management[J], 1993, 13 (4): 309-315
[32] 靳建龙. UASB 处理木糖醇、糠醛废水中试研究[J]. 环境科学, 16 (增): 67-69
[33] 邵东煜,任伟. 内电解-厌氧-好氧工艺处理高浓度糠醛废水[J]. 环境污染治理技术与设备,2005,6 (4): 70-72
[34] 苏会东,孙玉凤,王艳君. 微电解-两相厌氧处理糠醛废水研究[J]. 沈阳理工大学学报, 2005, 24(1):53-64
[35] 许海洲,乔鹏,李善评等.电解预处理糠醛废水对水样pH值和温度的影响[J]. 山东科学, 2005,18(2):61-65
[36] 卢屿, 康春莉,王玮瑜等. 铁屑过滤/生化法处理糠醛废水[J]. 中国给水排水,2005,21(5):77-79
[37] 杨正学,蔡晶,柴社立等. 在糠醛废水的生化处理方法中采用铸铁屑进行预处理的方法[P]. 中华人民共和国国家知识产权局,2005.3.23
[38] 卢屿,王玮瑜,刁伟力. 人工湿地系统处理糠醛废水研究[J]. 东北水利 , 2005, 5 (251):55-56
[39] 张云峰,陈丽敏,李兴奇等. 从糠醛废水中回收醋酸工艺研究[J]. 东北师范大学自然科学版, 2001, 33 (4): 66-71
[40] 纪宝华,袁春莲,赵兴会. 糠醛废水资源化的试验研究[J]. 沈阳农业大学学 报,1996-03, 27(1):97-99
[41] 田冬梅,邓桂春,臧树良等. 糠醛废水治理技术的进展[J]. 辽宁大学学报自然科学版, 1999,26(3): 271-276
[42] 任鸿均. 糠醛生产中的三废治理[J]. 化工科技市场,2000,7:4-6
[43] 赵音延,秦炜,戴猷元.利用醋酸稀溶液生产绿色化学品--醋酸钙镁盐的研究[J]. 化学工程,2003,31(1):63-66,75
[44] 秦炜,赵音延,戴猷元.醋酸钙镁盐的应用及开发[J].现代化工,2000,20(9):61-63
[45] Ikari, Atsushi. Behavior of a minute amount of furfural in distillation of aqueous ethanol solution under reduced pressure. Journal of Chemical Engineering of Japan[J], 1984, 17(5): 486-490
[46] 王 军 , 袁 俊 生 , 孟 兴 智 等 . 除 雪 技 术 的 开 发 现 状 [J]. 海 湖 盐 与 化 工 ,2004, 34(2):27-28,32
[47] 吴文伟.融雪剂融雪技术与规范管理[J].环境卫生工程,2004,12(4):230-233
[48] 程川海,刘凯,路新瀛. 醋酸钙镁代替食盐作为融雪剂对钢筋腐蚀性问题的研究[J]. 公路,2005, (12):137-139
[49] 马玉臣 , 张洋 , 袁全 . 钢筋混凝土结构物的防腐技术 [J]. 河北水利水电技术,2002,(5):29-30
[50] 程川海,路新瀛.新型融雪剂对钢筋的腐蚀性研究[J]. 建筑技术,2005,36(9):700-702
[51] 丛日晨 , 李芳 , 古润泽 . 融雪剂对城市园林植物伤害机理的研究 [J]. 中国园林,2005,(12):60-64
[52] 骆虹,罗立斌,张晶. 融雪剂对环境的影响及对策[J].中国环境监测,2004,20(1):55-57
[53] 程刚,韩萍,杜素军. 融雪剂概况及存在的问题[J]. 山西交通科技,2004,(5):45-46
[2] Liu Jun-feng,Yi Ping-gui,Chen An-guo. Study on the waste settlings to become complex fertilizer in process of producing furfural -the compounding ingredient of the additive (I) and the conditions of the distillation[J]. China Environmental Science, 1999, 19 (3): 223-225
[3] 史伟明,张楠. 糠醛生产“三废”情况的调查[J]. 黑龙江环境通报, 2002, 26(1):57, 58, 53
[4] 汪朝阳. 国内呋喃环香料合成近况[J]. 广州化工, 2001, 9(1): 13-15
[5] Karl J. Zeitsch. The chemistry and technology of furfural and its many by-products[J]. Chemical Engineering Journal, 2001, 81(1-3): 338-339
[6] Li Zeng-Xin, Chen Dong-Hui. Recycling solid waste from production of furfuryl alcohol by furfural hydrogenization[J]. Xiandai Huagong/Modern Chemical Industry, 2003, 23 (8): 47-49
[7] Singh M, Bhattacharya AK, Nair TVR, et al. Production of furfural from corn stover hemicellulose[J]. Biotechnology and Bioengineering Symposium, 1986, 15: 561-567
[8] 五泰咨询公司. 糠醛/糠醇市场调研报告[R]. 2004
[9] 张竞. 国内糠醛催化加氢制糠醇催化剂研究进展[J]. 河北化工, 2001, (2): 1-3
[10] 孙继辉.世界糠醛生产与消费概况[J]. 化工设计,1995,4:53-56
[11] 任鸿均. 我国糠醛工业的未来[J]. 化工科技市场, 2001,(11):12-15
[12] 李铁庆,辛刚. 糠醛厂废水污染地下水的基本特征[J]. 辽宁城乡环境科技, 19 (1): 18-21,26
[13] 曲健,毕彤,杨洪莉等. 某糠醛厂排放废水及周围地下水的 GC/MS 测定[J]. 环境保护科学, 1997, 23(1):31-33
[14] 仇楚辉. 糠醛生产废液精制醋酸钠的研究试验[J]. 宁夏化工,1992,1:31-32
[15] 冯晓领,李承文. 糠醛生产中的废水处理[J]. 辽宁化工,2000,29(2):117-118
[16] 张运明,唐亚贤,刘幽燕等. 糠醛废水醋酸萃取及回收工艺研究[J]. 广西大学学报(自然科学版), 1994, (12): 372-376
[17] 朱慎林,朴香兰. 萃取-蒸馏法处理与回收糠醛废水中醋酸研究[J]. 水处理技术, 2002, 28(4): 200-202
[18] 朱慎林. 脉冲筛板萃取塔用于糠醛废水醋酸的回收[J]. 综合利用, 1999:35-36
[19] 陈玉莲,周广俊,张和. 综合治理糠醛废水的研究[J]. 环境科学, 1992,13(5): 46-49,57
[20] 周广俊,陈玉莲. 电渗析法处理糠醛废水[J]. 石油化工, 1990,19 (6):404-408
[21] 陈玉莲,周广俊,张和. 电渗析治理糠醛废水回收乙酸[J]. 水处理技术,1992, 18(5): 314-320
[22] 水志良. 糠醛废水治理及回收糠醛和醋酸工艺[P]. 中华人民共和国国家知识产权局,2001.9.19
[23] 常贺英,李凭力,刘家祺等. 从生产糠醛的废水中回收醋酸的方法[P]. 中华人民共和国国家知识产权局,2005.6.15
[24] 吴林友,曹中秋,韩光喜等. 催化氧化处理糠醛废水[J].中国环境科学,1999,19(2) : 183-184
[25] 张春燕. 费通法治理糠醛废水的研究. 甘肃农业, 1996, (12): 37-39
[26] 兴雅娟,孙秀红,高兴春. 糠醛生产废水治理[J]. 辽宁化工, 2004,33 (11):665-666
[27] 卢旭东,姜承志. 多孔 TiO2 陶瓷光催化剂降解糠醛废水[J]. 辽宁化工,2002,31(4): 139-140
[28] 姜承志,卢旭东. 耐火砖附载 TiO2 光催化降解糠醛废水[J]. 辽宁化工,2001, 30(11): 503-504
[29]闫秀丽,苏会东. 厌氧生物法处理糠醛废水的研究[J]. 沈阳航空工业学院学报, 2001,(3): 90-91
[30] 张和,赵增国. 糠醛废水综合治理技术[J]. 石油化工, 1998, 27(7): 525-528
[31] Randall A. Wirtz, Richard R. Dague. Anaerobic treatment of a furfural-production wastewater. Waste Management[J], 1993, 13 (4): 309-315
[32] 靳建龙. UASB 处理木糖醇、糠醛废水中试研究[J]. 环境科学, 16 (增): 67-69
[33] 邵东煜,任伟. 内电解-厌氧-好氧工艺处理高浓度糠醛废水[J]. 环境污染治理技术与设备,2005,6 (4): 70-72
[34] 苏会东,孙玉凤,王艳君. 微电解-两相厌氧处理糠醛废水研究[J]. 沈阳理工大学学报, 2005, 24(1):53-64
[35] 许海洲,乔鹏,李善评等.电解预处理糠醛废水对水样pH值和温度的影响[J]. 山东科学, 2005,18(2):61-65
[36] 卢屿, 康春莉,王玮瑜等. 铁屑过滤/生化法处理糠醛废水[J]. 中国给水排水,2005,21(5):77-79
[37] 杨正学,蔡晶,柴社立等. 在糠醛废水的生化处理方法中采用铸铁屑进行预处理的方法[P]. 中华人民共和国国家知识产权局,2005.3.23
[38] 卢屿,王玮瑜,刁伟力. 人工湿地系统处理糠醛废水研究[J]. 东北水利 , 2005, 5 (251):55-56
[39] 张云峰,陈丽敏,李兴奇等. 从糠醛废水中回收醋酸工艺研究[J]. 东北师范大学自然科学版, 2001, 33 (4): 66-71
[40] 纪宝华,袁春莲,赵兴会. 糠醛废水资源化的试验研究[J]. 沈阳农业大学学 报,1996-03, 27(1):97-99
[41] 田冬梅,邓桂春,臧树良等. 糠醛废水治理技术的进展[J]. 辽宁大学学报自然科学版, 1999,26(3): 271-276
[42] 任鸿均. 糠醛生产中的三废治理[J]. 化工科技市场,2000,7:4-6
[43] 赵音延,秦炜,戴猷元.利用醋酸稀溶液生产绿色化学品--醋酸钙镁盐的研究[J]. 化学工程,2003,31(1):63-66,75
[44] 秦炜,赵音延,戴猷元.醋酸钙镁盐的应用及开发[J].现代化工,2000,20(9):61-63
[45] Ikari, Atsushi. Behavior of a minute amount of furfural in distillation of aqueous ethanol solution under reduced pressure. Journal of Chemical Engineering of Japan[J], 1984, 17(5): 486-490
[46] 王 军 , 袁 俊 生 , 孟 兴 智 等 . 除 雪 技 术 的 开 发 现 状 [J]. 海 湖 盐 与 化 工 ,2004, 34(2):27-28,32
[47] 吴文伟.融雪剂融雪技术与规范管理[J].环境卫生工程,2004,12(4):230-233
[48] 程川海,刘凯,路新瀛. 醋酸钙镁代替食盐作为融雪剂对钢筋腐蚀性问题的研究[J]. 公路,2005, (12):137-139
[49] 马玉臣 , 张洋 , 袁全 . 钢筋混凝土结构物的防腐技术 [J]. 河北水利水电技术,2002,(5):29-30
[50] 程川海,路新瀛.新型融雪剂对钢筋的腐蚀性研究[J]. 建筑技术,2005,36(9):700-702
[51] 丛日晨 , 李芳 , 古润泽 . 融雪剂对城市园林植物伤害机理的研究 [J]. 中国园林,2005,(12):60-64
[52] 骆虹,罗立斌,张晶. 融雪剂对环境的影响及对策[J].中国环境监测,2004,20(1):55-57
[53] 程刚,韩萍,杜素军. 融雪剂概况及存在的问题[J]. 山西交通科技,2004,(5):45-46