專利名稱：一種利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法
技術領域：
本發明屬于二甲基甲酰胺廢水處理技術領域，更具體涉及一種利用吸附樹脂處理
二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法。
背景技術：
N， N-二甲基甲酰胺是一種無色透明穩定的化工溶劑，可與水、醇、醚、酯等多種有 機化合物互溶，又稱為"萬能溶劑";被廣泛應用于聚氨酯合成革工業及醫藥、化工、石油、農 藥等行業。由于DMF在制革生產中大量作為溶劑使用，排放的廢水中含有DMF， DMF對人體 有低毒性，因此如何有效、節能地從N， N- 二甲基甲酰胺廢水中回收DMF對降低生產成本和 能耗，保護環境具有十分重要的意義。DMF廢水中二甲基甲酰胺的濃度約為10-25%左右， 國內外處理含DMF廢水的主要方法有生物法、萃取法、催化氧化、堿性水解等。目前我國工 廠中主要采用普通精餾的方法回收DMF，該工藝能源消耗大，回收成本高；所以眾多研究者 在DMF回收工藝的節能方面做了大量的工作，典型的有(l)采用減壓精餾或多塔操作以降 低能耗，其中雙塔節能工藝比單塔精餾節能約35%左右；(2)采用萃取和精餾結合的方法 回收DMF，該工藝可節能60X左右。這兩種工藝雖然具有較好的節能效果，但是這兩種工藝 均有其不足之處，采用減壓精餾或多塔精餾工藝仍然需要蒸發大量的水分并不能從根本上 降低能耗，而萃取-精餾工藝中雖然采用低沸點、低汽化潛熱的萃取劑，但為了保證萃取效 果需要較大的萃取劑用量，這使得其精餾分離的能耗仍具有降低的空間，同時采用萃取劑 后萃取廢液需要進一步處理，容易造成二次污染。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用吸附樹脂處理DMF廢水的吸附精餾方法，解決現有 技術中的多塔精餾和萃取_精餾工藝的缺點；本發明采用大孔吸附樹脂在常溫常壓下有選 擇地吸附DMF廢水中的二甲基甲酰胺，而后用脫附劑進行脫附解吸，得到二甲基甲酰胺與 脫附劑的混合液，最后利用精餾的方法分離二甲基甲酰胺與脫附劑，脫附劑循環使用。由于 在同樣的廢水處理量下脫附所采用的脫附劑用量小于萃取-精餾工藝中萃取劑的用量，所 以其能耗可得到進一步降低。該方法能夠保證DMF高回收率的條件下，進一步降低DMF回 收能耗，而且不形成二次污染，具有良好的實用性與經濟性。 本發明的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法將二甲基甲酰胺 廢水在精餾前采用大孔吸附樹脂進行吸附，吸附后的樹脂用脫附劑脫附后，獲得二甲基甲 酰胺DMF與脫附劑混合液，將所述混合液輸入精餾塔中進行常壓或減壓分離，精餾后的二 甲基甲酰胺DMF由塔底采出獲得。
本發明的顯著優點是 本發明采用吸附精餾法處理DMF廢水，可使廢水中DMF的回收率達到96%以上，經 過精餾分離DMF的質量濃度可達99. 5%，由于所采用的大孔吸附樹脂能有效吸附廢水中的 DMF，并且所采用的脫附劑也能較為容易地對樹脂中的DMF進行脫附，所以該工藝所需的脫附劑用量大大減小，同時本發明所采用的脫附劑沸點低、汽化潛熱小，從而顯著降低了精餾 分離的能耗。該工藝是處理回收DMF廢水有效的、經濟的、節能的方法。
圖1為本發明方法一的間歇攪拌槽吸附精餾回收DMF廢水工藝流程示意圖，其中 PL1含二甲基甲酰胺DMF廢水輸入管路，PL2脫附劑輸入管路，PL3廢水排出管路，PL4 二甲 基甲酰胺DMF與脫附劑的混合液輸入管路，PL5塔頂出料管路，PL6塔底出料管路，R101間 歇攪拌槽，V102-沉降槽，V101-儲槽，T101-精餾塔。 圖2為本發明方法二的固定床吸附-精餾回收DMF廢水工藝流程示意圖，其中 PL1'含二甲基甲酰胺DMF廢水輸入管路，PL2'脫附劑輸入管路，PL3'廢水排出管路， PL4' 二甲基甲酰胺DMF與脫附劑的混合液輸入管路，PL5'塔頂出料管路，PL6'塔底出料 管路，R102固定吸附床]V101'-儲槽，TIOI'-精餾塔。
具體實施例方式
本發明的所述大孔吸附樹脂進行吸附或脫附劑脫附過程的溫度為20 45t:，壓 力為0. 9 1. latm(絕對壓力)。 所述大孔吸附樹脂為大孔吸附樹脂H系列、NKA系列、D系列或AB-8型中的一種； 樹脂與廢水的體積比為0. 1 l，吸附時間為2 4h。 所述吸附后的樹脂用脫附劑脫附過程采用的脫附劑為甲醇、乙醇或丙酮中的一 種。 所述脫附劑的用量為廢水處理量的體積比為0. 8 2 ;脫附過程的時間為1 3h。
所述精餾塔的操作壓力為0. 2 1. 2atm(絕對壓力)，精餾塔進料混合液中DMF質 量濃度為5 20%，進料溫度為20 45t:，精餾塔總塔板數為30 45塊，進料位置為塔 頂往下數第5 16塊，精餾回流比控制在0. 6 1. 2。 對于采用精餾塔分離DMF與脫附劑混合液，也可以按照現有技術中的采用精餾塔 分離DMF技術操作。 本發明有兩種具體的實施方法，以下結合
具體實施方法一 (1)將含二甲基甲酰胺DMF廢水加入間歇攪拌槽RlOl，與攪拌槽中的大孔吸附樹 脂在常溫常壓下進行接觸傳質，使廢水中的二甲基甲酰胺DMF吸附于樹脂上；
(2)將吸附后的樹脂與廢水混合液經過沉降槽V102進行固液分離，固液分離后吸 附有二甲基甲酰胺DMF的樹脂回收重新進入間歇攪拌槽進行脫附； (3)由脫附劑輸入管路PL2往間歇攪拌槽加入脫附劑進行脫附，獲得二甲基甲酰 胺DMF與脫附劑混合液，混合液進入儲槽V101保存； (4)將儲槽V101中的二甲基甲酰胺DMF與脫附劑混合液輸送進入精餾塔T101分 離，精餾塔為常壓或減壓操作，由塔頂出料獲得脫附劑，精餾后的二甲基甲酰胺DMF由塔底 采出獲得。 其中，步驟(2)固液分離后的廢水可以做進一步處理后排放或直接排放；所述步 驟(4)中的由塔頂出料獲得脫附劑可以循環作為脫附劑使用。
具體實施方法二 (1)將二甲基甲酰胺DMF廢水加入固定床吸附柱R102，與固定床中的大孔吸附樹 脂在常溫常壓下進行接觸傳質，使廢水中的DMF吸附于樹脂上； (2)吸附后的廢水從固定床底部排放，吸附有二甲基甲酰胺DMF的樹脂留在固定 床內； (3)由脫附劑輸入管路PL2'往固定床吸附器中加入脫附劑進行脫附獲得二甲基 甲酰胺DMF與脫附劑混合液，混合液進入儲槽V101'保存； (4)將儲槽V101'中的二甲基甲酰胺DMF與脫附劑混合液輸送進入精餾塔T101' 分離，精餾塔為常壓或減壓操作，由塔頂出料獲得脫附劑，精餾后的二甲基甲酰胺DMF由塔 底采出獲得。 所述步驟(4)中的由塔頂出料獲得脫附劑可以循環作為脫附劑使用。
采用以上兩種方法從精餾塔采出的DMF，其質量濃度可達99. 5% 。
以下是本發明的幾個實施例，進一步說明本發明，但是本發明不僅限于此。
實施例1 在質量濃度為10%的二甲基甲酰胺廢水中按體積比0.5 : l的比例分別加入各種 不同類型的樹脂(包括C系列、D系列、H系列、NKA系列、DA系列、DK系列、XAD系列、AB-8 型)、膨潤土、殼聚糖、煤質活性炭、果殼活性炭、纖維活性炭在3(TC、latm條件下吸附。經 過2小時的吸附，其中H系列、NKA系列、D系列、AB-8型大孔吸附樹脂吸附后的DMF濃度均 可降低至O. 1%以下，具有良好的吸附作用；而其他類型的樹脂、膨潤土、殼聚糖、煤質活性 炭、果殼活性炭和纖維活性炭均無明顯的吸附效果。
實施例2 質量濃度為20%的二甲基甲酰胺廢水在latm、3(TC條件下，在間歇攪拌槽中與大 孔吸附樹脂NKA-I I進行吸附，吸附3. 5小時后的廢液中DMF質量濃度< 0. 05 % ，吸附有DMF 的樹脂經瀝干在同樣條件下用2倍于廢水體積的乙醇進行2小時的脫附，洗脫液中DMF的 質量濃度為9. 58%。洗脫液由塔頂第8塊塔板進入精餾塔，精餾塔壓力為latm，精餾塔的 總塔板數為45，操作回流比為l，塔頂采出液的乙醇質量濃度為94.9%，回收循環使用，塔 底DMF的質量濃度為99. 8%， DMF的總回收率可達96. 2% 。 在同樣條件下處理每噸廢水萃取-精餾工藝的能耗比傳統單塔精餾工藝節能 60%，本發明所采用的樹脂吸附-精餾的方法與萃取_精餾工藝相比可進一步節能30%。
實施例3 質量濃度為15%的二甲基甲酰胺廢水在latm、3(TC條件下，進入固定床吸附柱與 大孔吸附樹脂NKA-II進行吸附，吸附后的廢液中DMF質量濃度< 0. 06%，吸附柱經空氣吹 掃后，用總量為1. 5倍于廢水體積的乙醇進行脫附，洗脫液中DMF的質量濃度為9. 63% 。洗 脫液由塔頂第IO塊塔板進入精餾塔，精餾塔壓力為latm，精餾塔的總塔板數為45，操作回 流比為0. 8，塔頂采出液的乙醇質量濃度為94. 9%，回收循環使用，塔底DMF的質量濃度為 99. 6%， DMF的總回收率可達95. 8%。
實施例4 質量濃度為10%的二甲基甲酰胺廢水在latm、3(TC條件下，在間歇攪拌槽中與大 孔吸附樹脂H102進行吸附，吸附3. 5小時后的廢液中DMF質量濃度< 0. 06%，吸附有DMF的樹脂經瀝干在同樣條件下用1. 5倍于廢水體積的乙醇進行2小時的脫附，洗脫液中DMF 的質量濃度為6. 3%。洗脫液由塔頂第10塊塔板進入精餾塔，精餾塔壓力為latm，精餾塔 的總塔板數為45，操作回流比為1，塔頂采出液的乙醇質量濃度為94.6%，回收循環使用， 塔底DMF的質量濃度為99. 8%， DMF的總回收率可達95%。
實施例5 質量濃度為5^的二甲基甲酰胺廢水在常壓、3(TC條件下，進入固定床吸附柱與大 孔吸附樹脂D101進行吸附，吸附后的廢液中DMF質量濃度〈0. 05%，吸附柱經空氣吹掃后， 用總量為1. 5倍于廢水體積的乙醇進行脫附，洗脫液中DMF的質量濃度為3. 2% 。洗脫液由 塔頂第10塊塔板進入精餾塔，精餾塔壓力為latm，精餾塔的總塔板數為45，操作回流比為 0. 6，塔頂采出液的乙醇質量濃度為94. 7%，回收循環使用，塔底DMF的質量濃度為99. 5%， DMF的總回收率可達96%。
權利要求
一種利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其特征是將二甲基甲酰胺廢水在精餾前采用大孔吸附樹脂進行吸附，吸附后的樹脂用脫附劑脫附后，獲得二甲基甲酰胺DMF與脫附劑混合液，將所述混合液輸入精餾塔中進行常壓或減壓分離，精餾后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出獲得。
2. 根據權利要求1所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其特 征是所述大孔吸附樹脂進行吸附或脫附劑脫附過程的溫度為20 45°C ;壓力為0. 9 1. latm，按照絕對壓力。
3. 根據權利要求1所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其特 征是所述大孔吸附樹脂為大孔吸附樹脂H系列、NKA系列、D系列或AB 8型中的一種；樹 脂與廢水的體積比值為0. 1 l，吸附時間為2 4h。
4. 根據權利要求1所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其特 征是所述吸附后的樹脂用脫附劑脫附過程采用的脫附劑為甲醇、乙醇或丙酮中的一種。
5. 根據權利要求4所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其特 征是所述脫附劑的用量與廢水處理量的體積比值為0. 8 2 ;脫附過程的時間為1 3h。
6. 根據權利要求1所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其特 征是所述精餾塔的操作壓力為0. 2 1. 2atm，按照絕對壓力，精餾塔進料混合液中DMF質 量濃度為5 20%，進料溫度為20 45t:，精餾塔總塔板數為30 45塊，進料位置為塔 頂往下數第5 16塊，精餾操作回流比控制在0. 6 1. 2。
7. 根據權利要求1、2、3、4、5或6所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精 餾方法，其特征是該方法包括以下主要具體步驟(1) 將含二甲基甲酰胺DMF廢水加入間歇攪拌槽(R101)，與攪拌槽中的大孔吸附樹脂 在權利要求2所述的溫度與壓力下進行接觸傳質，使廢水中的二甲基甲酰胺DMF吸附于樹 脂上；(2) 將吸附后的樹脂與廢水混合液經過沉降槽(V102)進行固液分離，固液分離后吸附 有二甲基甲酰胺DMF的樹脂回收重新進入間歇攪拌槽進行脫附；(3) 由脫附劑輸入管路(PL2)往間歇攪拌槽加入脫附劑進行脫附，獲得二甲基甲酰胺 DMF與脫附劑混合液，混合液進入儲槽(V101)保存；(4) 將儲槽(V101)中的二甲基甲酰胺DMF與脫附劑混合液輸送進入精餾塔(T101)分 離，精餾塔在權利要求6所述的條件下操作，由塔頂出料獲得脫附劑，精餾后的二甲基甲酰 胺DMF由塔底采出獲得。
8. 根據權利要求7所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其特 征是所述步驟(2)固液分離后的廢水做進一步處理后排放；所述步驟(4)中的由塔頂出 料獲得脫附劑循環作為脫附劑使用。
9. 根據權利要求1、2、3、4、5或6所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精 餾方法，其特征是(1) 將二甲基甲酰胺DMF廢水連續加入固定床吸附柱(R102)，與固定床中的大孔吸附 樹脂在權利要求2所述的溫度與壓力下進行接觸傳質，使廢水中的DMF吸附于樹脂上；(2) 吸附后的廢水從固定床底部排放，吸附有二甲基甲酰胺DMF的樹脂留在固定床內；(3) 由脫附劑輸入管路(PL2')往固定床吸附器中加入脫附劑進行脫附獲得二甲基甲酰胺DMF與脫附劑混合液，混合液進入儲槽(V101')保存；(4)將儲槽(V101')中的二甲基甲酰胺DMF與脫附劑混合液輸送進入精餾塔 (T101')分離，精餾塔在權利要求6所述的條件下操作，由塔頂出料獲得脫附劑，精餾后的 二甲基甲酰胺DMF由塔底采出獲得。
10.根據權利要求9所述的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，其 特征是所述步驟(4)中的由塔頂出料獲得脫附劑循環作為脫附劑使用。
全文摘要
本發明提供一種利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法，屬于含二甲基甲酰胺廢水處理技術領域，解決現有技術中的多塔精餾和萃取-精餾工藝的缺點；本發明的利用吸附樹脂處理二甲基甲酰胺廢水的吸附精餾方法將二甲基甲酰胺廢水在精餾前采用大孔吸附樹脂進行吸附，吸附后的樹脂用脫附劑脫附后，獲得二甲基甲酰胺DMF與脫附劑混合液，將所述混合液輸在精餾塔中進行常壓或減壓分離，精餾后的二甲基甲酰胺DMF由塔底采出獲得。本發明在保證DMF高回收率的條件下，與現有的DMF廢水節能回收工藝相比可進一步降低DMF回收能耗，而且不形成二次污染，具有良好的實用性與經濟性。
文檔編號C02F1/28GK101693668SQ20091030935
公開日2010年4月14日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者付杰, 葉長燊, 林誠 申請人:福州大學;