1.3 β-萘磺酸废水处理方法

β-萘磺酸废水处理方法可采用“溶剂萃取法”“树脂吸附法”“液膜分离及催化氧化法”等。

1.3.1 溶剂萃取法

众所周知，溶解在有机溶剂中的脂肪二胺和三胺相对羧酸来说是十分优良的萃取剂。S.T.Yang（1991）^[52]、L.K.Ju（1995）^[53]、T.Kirsh（1996）^[54]等人都有这方面的研究报道。该过程的实质是：通过可逆反应，胺与酸结合并进入有机相。在最近的研究中发现，以苯作为萃取溶剂，Amberlite LA-2二胺作为萃取剂对H₂SO₄和HCl表现出较高的热力学选择性。由于β-萘磺酸是和HCl一样的单价强酸，所以，以Amberlite LA-2作萃取剂从β-盐母液中分离萘磺酸是可行的。意大利的Stefano Brandani，Vincenzo Bbrandani等人采用上述有机相从硫酸稀溶液中分离β-萘磺酸，实验结果为分配系数（Nernst）4×10⁶，分离系数1.7，可有效地将β-萘磺酸从β-盐母液中分离出来^[55]。

华东理工大学环保工程研究所的何燧源、金云云等人^[56]以三辛胺为萃取剂、苯为有机溶剂，组成有机相处理β-萘磺酸废水。实验就其萃合物组成、萃取效率、萃取反应平衡常数及温度对平衡的影响等内容进行讨论。在萃取过程中，三辛胺和β-萘磺酸通过反应生成了摩尔比为1∶1的胺盐萃合物。实验结果表明，①单次萃取效率可达97%以上，这表明，对多环芳烃磺酸衍生物来说，三辛胺是一种高效萃取剂。②萃取反应平衡常数为5×10³L/mol。③萃取反应为放热反应，降低温度对萃取有利，又由于反应热较小，所以在常温下进行萃取操作适宜。

何燧源、金云云等人^[57]又用萃取第三相形成法治理β-萘磺酸废水。以三辛胺为萃取剂、煤油为有机溶剂，将β-萘磺酸水溶液和三辛胺的煤油溶液以一定相比加入到分液漏斗，平衡静置分层后分为三个相，即萃余相、第一有机相和第三有机相。体系中形成的第三相不足整个体积的十分之一，其外观是一种介于固态和液态间的乳白黏性物质，在分液漏斗中夹于第一有机相和水相之间。经分析可知，第三组成物是由三辛胺和β-萘磺酸以1∶1的摩尔比结合形成的胺盐。在以苯为萃取溶剂的萃取体系中所生成的萃合物可溶于苯，所以不形成第三相，而以煤油为萃取溶剂的体系中虽则生成同样化学组成的萃合物，但因其不能溶于煤油，从而形成了第三相。第三相的组成应是一种多分子聚合物，用[R₃N HA]_n表示其化学组成。实验结果表明，其萃取效率达到98%以上，平衡常数为3.39×10³ L/mol。

研究表明，①被萃取物高度聚集于第三相。②使用介电常数较大的萃取溶剂（如苯）或在有机相中添加调相剂（如正辛醇），可避免第三相生成。但对某些实际工业废水处理来说，避免了第三相却不利于萃取效率的提高，并由此可能导致操作药剂费用增多等不利结果。③水相中被萃取酸的初始浓度较高时一般会促进第三相的生成。

综上所述，溶剂萃取法可有效地萃取废水中的β-萘磺酸，但是存在的主要问题是萃取后β-萘磺酸不易分离出来，即反萃比较困难。而且萃取剂消耗量大，处理费用较高。

1.3.2 树脂吸附法

吸附树脂又称聚合物吸附剂（Polymer adsorbents）。它是一类以吸附为特点，对有机物具有浓缩、分离作用的高分子聚合物。在化学结构上有些不带任何功能基，有些则带有不同极性的功能基。带有强极性功能基的树脂很难与离子交换树脂严格区分，因此这类吸附树脂有时也叫离子交换树脂。以往使用的吸附材料主要有活性炭、合成沸石、硅胶、活性氧化铝、活性白土。近年来，合成的吸附材料取得了很大进展，其中包括在MR型大孔离子交换树脂研究的基础上发展的球形、高比表面的大孔吸附树脂^[58]。

目前，已有采用树脂吸附法处理萘系染料中间体废水的报道，取得了一定的进展^[59，60]。据报道，采用“预处理-树脂吸附-脱附回收”工艺处理高浓度β-萘磺酸废水，取得了良好的效果，其工艺流程如图1-1所示。对于废水浓度在10000mg/L以上，采用CHA-101树脂吸附，其工作吸附容量为75g/L左右，β-萘磺酸去除率可达75%左右，用75%的乙醇脱附再生。结果见表1-3。

图1-1　处理β-萘磺酸废水工艺

表1-3　树脂脱附吸附性能的结果表

续表

1.3.3 液膜分离及催化氧化法

合肥工业大学的彭书传等人^[61]先采用液膜分离技术对β-萘磺酸钠生产废水进行处理回收其中的β-萘磺酸，然后用H₂O₂-Fe^2＋催化氧化进行深度处理，取得很好的效果。研究采用工业煤油为膜溶剂，表面活性剂E644（华东理工大学），流动载体为三辛胺，内相试剂为0.5%硫酸。将乳液成分按一定的比例及顺序加入如花似锦乳化器内，制成W/O乳液。在搅拌条件下，将乳液缓慢地加入定量废水中，接触时间10min，通过正交实验得到最佳膜配方：油内比1∶1，乳水比1∶4，表面活性剂用量为3%，流动载体用量为8%。在此条件下，COD去除率为78.50%，β-萘磺酸去除率为85.25%，色度为90.2%。废乳采用电破乳法破乳，破乳后水相为β-萘磺酸的浓溶液与原废水相比浓缩6倍以上，油相可重复使用。液膜分离后，虽然废水中部分有用物质得以回收，但出水水质仍然较差，研究进一步采用H₂O₂-Fe^2＋对其进行深度处理。

采用液膜分离及H₂O₂-Fe^2＋催化氧化法联合处理β-萘磺酸钠废水，取得了极好的效果，废水COD总去除率达到99.54%，色度去除率达到94.14%。但该法存在的缺点是处理费用高、操作复杂、不易于规模化生产。

由上面的论述分析可知，“溶剂萃取法”存在萃取剂消耗量大、萃合物分离困难、处理费用高的缺点；“树脂吸附法”存在吸附率低、工艺复杂的缺点；“液膜催化氧化法”存在处理工艺复杂、处理费用高、不易实现规模化生产等缺陷。