專利名稱：一種離子交換法處理二甲胺廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水的處理方法，特別涉及人造革工業(yè)中生成的廢水處理方法，確 切地說是一種離子交換法處理二甲胺廢水的方法。
二背景技術：
二甲胺(dimethylamine)在室溫下是氣體，有類似氨的氣味。易溶于水，溶于乙醇和 乙醚。易燃燒，有弱堿性，與無機酸生成易溶于水的鹽類。二甲胺具有強刺激性，廢水中含 量較低時有較難聞的魚腥臭，濃度較高則會對眼和呼吸道有強烈的刺激作用。
二甲胺(DMA)是甲胺類物質(zhì)中應用最廣泛、需求量最大的一種，被廣泛用于農(nóng)藥、醫(yī) 藥、有機合成、橡膠、皮革各工業(yè)領域以及用于生產(chǎn)塑料、離子交換樹脂、催化劑、潤滑油 添加劑等。目前，我國近三分之一的二甲胺被用于生產(chǎn)二甲基甲酰胺(DMF)， DMF是一種很 常用的工業(yè)溶劑，在聚氨酯行業(yè)中作為洗滌固化劑，主要用于濕法合成革生產(chǎn)。DMF作為溶 劑使用時， 一般采用精餾法回收，此時它受熱水解生成二甲胺和甲酸，因此會產(chǎn)生大量含 DMA的廢水。據(jù)統(tǒng)計，每年僅制革行業(yè)排放的含DMA廢水就有1億多噸。
目前，二甲胺廢水的處理方法國內(nèi)外報到的較少。由于DMA沸點低(7.4i:)，目前國內(nèi) 外企業(yè)處理DMA廢水多采用吹脫法和蒸餾法。吹脫法只是將水中的二甲胺部分解吸轉(zhuǎn)移到空 氣中，未能實現(xiàn)二甲胺的真正處理；精餾法設備投資大、能耗高。也有文獻提出采用過氧化 氫氧化法處理二甲胺廢水，但因存在運行費用高而未能實際應用。如呂偉其提出了先用空氣 吹脫水中的二甲胺、再通過硫酸吸收空氣中二甲胺的方法，但該法也存在運行費用高的問題。 因此，尋找高效、低能耗的二甲胺廢水處理方法具有較好的應用前景和社會意義。
離子交換樹脂是一種在交聯(lián)聚合物結(jié)構中含有離子交換基團的功能高分子材料，具有交 換、選擇、吸附和催化等功能。在工業(yè)廢水處理中，離子交換法因樹脂可再生且操作簡單、 工藝成熟、流程短，目前廣泛用于高純水制備，在廢水處理方面主要用于回收重金屬、貴金 屬和稀有金屬，凈化有毒物質(zhì)，除去廢水中的極性有機物質(zhì)如酚、酸、胺等。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術所存在的不足，旨在提供一種可回收DMA且高效率的離子交換 法處理DMA廢水的方法，所要解決的技術問題是遴選能與DMA實現(xiàn)離子交換的離子交換樹脂 以及交換飽和后的再生。
離子交換法的基本原理是廢水中待處理的物質(zhì)(離子)在通過離子交換樹脂時，與樹脂上可交換的離子進行離子交換，廢水中待處理的物質(zhì)吸附在樹脂上，而樹脂上的離子被取代 下來進入處理后的廢水中，其結(jié)果使廢水中待處理的物質(zhì)濃度大幅度降低，廢水得以凈化； 樹脂在飽和吸附后經(jīng)過解吸得到再生，重新使用；解吸得到高濃度的待處理的物質(zhì)可綜合利 用。
試驗表明，本離子交換法處理DMA廢水選擇強酸性陽離子交換樹脂可實現(xiàn)交換過程，即 樹脂中的H+可以能同廢水中的DMA實現(xiàn)交換，結(jié)果函A被吸附在樹脂中使廢水凈化，樹脂中 的H+進入廢水中，經(jīng)簡單中和后循環(huán)使用。隨著交換過程的進行，樹脂由交換態(tài)轉(zhuǎn)變成飽和 態(tài)，此時應對樹脂進行解吸脫附的再生出理，所謂再生處理就是用酸液洗脫飽和態(tài)樹脂中吸 附的DMA，這是一個逆交換過程，即酸液中的H+與樹脂中吸附的DMA實現(xiàn)交換，當DMA被解 吸、脫附后飽和態(tài)樹脂便被還原為交換態(tài)得以再生，同時DMA生成較為純凈的高濃度的鹽溶 液，稱洗脫液，該洗脫液可回收利用。
本處理方法包括廢水過濾、離子交換和樹脂再生，與現(xiàn)有技術的區(qū)別是過濾后的廢水與 強酸性離子交換樹脂在10 9(TC條件下實現(xiàn)離子交換，去除廢水中的匿A，當樹脂由交換態(tài) 變成飽和態(tài)時，用濃度為0. 1~8M (摩爾濃度，下同)的無機酸溶液于10 7(TC條件下洗脫吸 附的隨A使樹脂再生。優(yōu)選濃度為0. 5~4M的無機酸溶液。
所述的溫度并不表示在離子交換或樹脂再生過程中需要升溫或降溫，而是表示在不同操 作條件下都可進行離子交換和樹脂再生，對剛排出的帶有溫度的廢水也可以直接進行離子交 換，這時帶有溫度的飽和樹脂也可以直接用酸液再生。
所述的無機酸選自硫酸或鹽酸。
所述的強酸性陽離子交換樹脂選自001x7型或061型或D072型或732型等強酸性陽離 子交換樹脂。
離子交換過程采用順流或逆流連續(xù)式固定床或者多級流動床或者多級攪拌吸附槽等裝 置，廢水流經(jīng)交換設備的流速視廢水中的DMA的濃度和樹脂的量由實驗確定，通常為 2~15m7ht。
樹脂再生過程采用逆流或順流連續(xù)式固定床或者單級間歇或多級連續(xù)攪拌槽進行洗脫。 洗脫時間、次數(shù)視樹脂的性質(zhì)、DMA吸附量和洗脫液(酸液)濃度由實驗確定。
本二甲胺廢水處理方法具有處理成本低、二甲胺去除率》96%、工藝簡單、易于操作、 沒有二次污染等優(yōu)點。采用離子交換法處理DMA廢水，廢水達標排放(DMA濃度《20ppm)， 回收的DMA可綜合利用，整個工藝工程中不產(chǎn)生新的污染，從而實現(xiàn)了二甲胺廢水的綠色 無害化處理，且處理費用遠低于現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中的精餾法，具有很好的經(jīng)濟效益，是處理DMA廢水的較理想方法。再生過程中DMA的洗脫率》95M，樹脂吸附容量降低〈1%。
四具體實施方式
實施例1.吸附
將10 20g 001x7型強酸性陽離子交換樹脂裝入吸附柱中(030X400mm)。將室溫下的 DMA廢水(300 400mg/L)以20mL/min的流量通過樹脂床層，處理量為7000 8000mL， 經(jīng)樹脂處理后，廢水中DMA含量12~16mg/L， DMA去除率％%。
實施例2.吸附
將10 20g 061型強酸性陽離子交換樹脂裝入吸附柱中(030X400mm)。將室溫下的 DMA廢水(100 200 mg/L)以5~15mL/min的流量通過樹脂床層，處理量為15000 16000mL，經(jīng)樹脂處理后，廢水中DMA含量低于3~6mg/L， DMA去除率97%。
實施例3.吸附
將10 20g D072型強酸性陽離子交換樹脂裝入吸附柱中(O40X400mm)。將室溫下的 DMA廢水(300 400 mg/L)以5~10mL/min的流量通過樹脂床層，處理量為7000 8000mL， 經(jīng)樹脂處理后，廢水中DMA含量低于6~8mg/L， DMA去除率98%。
實施例4.吸附
將10 20g 732型強酸性陽離子交換樹脂裝入吸附柱中(030X400mm)。將溫度為50 80。C濃度為300 400 mg/L的DMA廢水以5~20mL/min的流量通過樹脂床層，處理量為 7000 8000mL，經(jīng)樹脂處理后，廢水中DMA含量6 8mg/L， DMA去除率98%。
實施例5.解吸
用100 200mL稀硫酸(0.5~4M)在室溫下以2~10 ml/min的流量順流通過吸附飽和的樹 脂床層進行脫附，DMA洗脫率在96。/。以上。解吸下的洗脫液為2 3M的二甲胺硫酸鹽。經(jīng) 樹脂解吸操作后，DMA回收率〉90%，樹脂吸附容量降低不超過1%。
實施例6.解吸
用100 200mL稀硫酸(0.5~4M)在室溫下以2 10 ml/min的流量逆流通過吸附飽和的樹 脂床層進行脫附，DMA洗脫率在98。/。以上。解吸下的洗脫液為3 6M的二甲胺硫酸鹽。經(jīng) 上述樹脂吸附操作，DMA回收率〉90W，樹脂吸附容量降低不超過1%。
實施例7.解吸
用100~200mL 5(TC的稀硫酸(濃度為2 4M)下以2 10 ml/min的流量順流通過吸附飽 和的樹脂床層進行脫附，DMA洗脫率在％%以上。解吸下的洗脫液為3 6M的二甲胺硫酸 鹽。經(jīng)上述樹脂吸附操作，DMA回收率〉90。/。。樹脂反復使用IO次后其吸附容量降低不超 過5%，且每次的洗脫率都在93%以上。
實施例8.解吸
用100 200mL稀鹽酸(濃度為4 8M)在室溫下以2 10 ml/min的流量順流通過吸附飽 和的樹脂床層進行脫附，DMA洗脫率在96。/。以上。解吸下的洗脫液為3 6M的二甲胺鹽酸
鹽，經(jīng)減壓蒸餾濃縮后結(jié)晶，可得到無色透明的二甲胺鹽酸鹽晶體，純度達80%以上。經(jīng)上 述樹脂吸附操作，DMA回收率〉90。/。，樹脂吸附容量降低不超過1%。 實施例9.工業(yè)應用
在d) 1200X5600mm離子交換設備中，裝入732型強酸性陽離子交換樹脂2000kg。 DMA 廢水的濃度為100mg/L~300mg/L，處理量為12m3/h，溫度為60 9(TC，以2 ~ 15m3/(h't樹月旨) 的流速通過吸附設備，處理后的廢水中二甲胺濃度小于20mg/L，符合國家廢水排放要求， 可回廠循環(huán)使用，二甲胺去除率>96%。運行72小時后用5mS().4M稀硫酸逆流間歇洗脫的 方式以0.5 5m"(h.t樹脂)流速進行洗脫再生，二甲胺洗脫率>95%，處理效果好。
權利要求
1、一種離子交換法處理二甲胺廢水的方法，包括廢水過濾、離子交換和樹脂再生，其特征在于過濾后的廢水與強酸性陽離子交換樹脂于10～90℃條件下進行離子交換，當樹脂由交換態(tài)變成飽和態(tài)時用濃度為0.1～8M的無機酸于10～70℃條件下洗脫吸附的二甲胺使樹脂再生。
2、 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征在于樹脂再生時使用濃度為0.5 4M的無機酸液。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的無機酸選自硫酸或鹽酸。
4、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的強酸性陽離子交換樹脂選自001x7 型或061型或D072型或732型強酸性陽離子交換樹脂。
全文摘要
一種離子交換法處理二甲胺廢水的方法是將經(jīng)過濾除去懸浮物的廢水與強酸性陽離子交換樹脂于10～90℃條件下進行離子交換，當樹脂吸附二甲胺飽和后用濃度為0.1～8M的無機酸液洗脫二甲胺使樹脂再生。本方法廢水中二甲胺除去率≥96％，使廢水或達標排放或循環(huán)使用，解吸后的二甲胺形成高濃度的二甲胺鹽可回收利用。本方法工藝簡單、操作方便，處理成本低，沒有二次污染，實現(xiàn)了二甲胺廢水的綠色無害化處理。
文檔編號C02F101/38GK101337707SQ200810021929
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權日2008年8月8日
發(fā)明者軍 耿, 魏鳳玉 申請人:合肥工業(yè)大學