樹(shù)脂吸附是未來(lái)VOCs處理的重要方向
隨著我國(guó)水污染形勢(shì)的加劇,國(guó)家不斷加強(qiáng)水污染治理力度。繼城市污水得到有效處理后,工業(yè)污水成為了水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
然而,在工業(yè)污水排放的污染物中,利用傳統(tǒng)的污水處理方法很難處理一些高毒有機(jī)物和無(wú)機(jī)物成分。如何對(duì)它們加以回收利用成為行業(yè)近年來(lái)探索的重要方向。在近日召開(kāi)的清華環(huán)境與發(fā)展高端論壇上,中國(guó)工程院院士、南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授張全興就利用樹(shù)脂吸附技術(shù)進(jìn)行有毒污染物治理并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了介紹。
從上世紀(jì)80年代以來(lái),世界有機(jī)工業(yè)生產(chǎn)中心從歐美轉(zhuǎn)移到中國(guó)和印度,這大大加快了我國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,但由此也造成了嚴(yán)重的有機(jī)毒物污染,而有機(jī)毒物和重金屬的污染將成為水污染中最突出的問(wèn)題。
特別需要指出的是,化工、輕工、紡織、印染在我國(guó)的東部沿海和東部地區(qū)比較發(fā)達(dá),而工業(yè)高毒廢水的排放直接和民眾的生命健康相關(guān),因此我國(guó)高度重視有機(jī)毒物的污染問(wèn)題。在2011年,我國(guó)就建立了持久性有機(jī)污染物的統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度。2012年頒布了全國(guó)主要行業(yè)持久性有機(jī)污染物防治“十二五”規(guī)劃,所以發(fā)展有毒污染物減排、資源化、深度凈化和安全保障新技術(shù)具有非常重要的意義。
樹(shù)脂吸附技術(shù)在處理有毒有機(jī)廢水方面效果明顯,回收利用價(jià)值高
我國(guó)的化工、輕工、紡織、印染等行業(yè),每年要排放上百億噸的有毒有機(jī)物質(zhì)。通常通過(guò)前端治理、清潔生產(chǎn)或者末端治理減排,解決污染物實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。我們通過(guò)近20年的工作,認(rèn)為樹(shù)脂吸附技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水減排和資源化應(yīng)用的重要手段之一。
圍繞樹(shù)脂吸附技術(shù)處理有毒有機(jī)廢水,科研人員主要開(kāi)展三方面研究。首先,通過(guò)制孔劑和樹(shù)脂骨架的調(diào)整和表面修飾合成一系列離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂,并開(kāi)展吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的研究。第二是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行吸附、脫附技術(shù)和分離回收有機(jī)物工藝的研究。最后,在生產(chǎn)上加以應(yīng)用。
我們將裝有吸附劑的樹(shù)脂柱通過(guò)含有毒有機(jī)物的溶液,就可以對(duì)其有效吸附。再通過(guò)有效的洗脫劑進(jìn)行洗脫,就可以將有機(jī)物加以回收和應(yīng)用。
具體而言,是將廢水通過(guò)各種預(yù)處理以后得到的真溶液通入裝有樹(shù)脂的塔將有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附分離,吸附流出液有的可以直接達(dá)標(biāo)排放。有的需要再經(jīng)過(guò)生化、氧化深度處理,然后才能達(dá)標(biāo)排放。留在塔里的有毒物質(zhì),通過(guò)選擇合適的洗脫劑就可以把有機(jī)物有效的洗脫并加以回收。
對(duì)于可資源化的有毒有機(jī)廢水,主要分為5大類,分別是氯苯及其衍生物類、芳香酚類、芳香胺類、芳香羧酸類及芳香磺酸類和多功能基取代有機(jī)化合物。我國(guó)樹(shù)脂吸附工藝有的已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)污染物的全部分離回收,尾水也能夠加以利用,這樣可以達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。有的尾水通過(guò)回收有毒有機(jī)物再經(jīng)深度處理可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
樹(shù)脂吸附技術(shù)處理各類廢水超過(guò)1億噸/年,回收化工原料約10 萬(wàn)噸/年,直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)兩億元以上
對(duì)于氯苯及其衍生物,我國(guó)的年產(chǎn)量有30多萬(wàn)噸。產(chǎn)區(qū)集中在長(zhǎng)江下游和淮河下游流域,給水環(huán)境安全造成了巨大壓力。其生產(chǎn)過(guò)程中要排放含8%~10% HCl的水洗廢水和2000~8000 mg/L的三價(jià)鐵以及200~1000 mg/L的苯及氯化苯,浪費(fèi)了大量鐵資源并轉(zhuǎn)移有機(jī)污染物。