对位酯是乙基砜型活性染料重要的中间体之一,其全称是对氨基苯基-β-羟乙基砜硫酸酯。常用的合成对位酯的方法有乙酰苯胺路线、巯基乙醇路线、硫醚氧化路线、环氧乙烷路线,其中乙酰苯胺路线是长期以来我国生产对位酯所采用的主要方法。
乙酰苯胺路线合成对位酯的具体过程为:以乙酰苯胺为起始原料,先氯磺化,再用亚硫酸钠还原,再与氯乙醇缩合,最后进行硫酸水解酯化反应。其第一步氯磺化废水为高COD、强酸性、色度较浅的废水,主要COD >
1、实验原理
废水中含有大量硫酸,其中的对乙酰氨基苯磺酸部分水解为乙酸和对氨基苯磺酸,本实验中和过程中放出大量热,一部分乙酸随着冷凝水被蒸出,进一步促进了对乙酰氨基苯磺酸转变为对氨基苯磺酸。对氨基苯磺酸在强酸和强碱性环境下为溶解的成盐状态,在特定的pH值条件下,溶解度较低,在冷水中微溶。利用对氨基苯磺酸的这一理化特性,回收对氨基苯磺酸,去除废水一部分COD,并实现后续废水浓缩液的套用处理。
2、实验部分
2.1 主要仪器和试剂
高效液相色谱仪(日本岛津公司)。精密增力电动搅拌器(金坛市江南仪器厂)。循环水式真空泵。氯磺化废水母液(车间自制)。氧化镁(重质质量分数90%)。活性炭。
2.2 实验方法
氯磺化废水原水水质:pH<0.5。COD18339mg/L。SO42-300146mg/L。Cl-8520mg/L。氨氮101mg/L。废水密度1.21g/cm3。色度较浅。
2.2.1 中和脱色
在带有减压蒸馏装置的500mL烧瓶中称取废水300g(250mL),开启搅拌,并开启适量真空,缓慢加入氧化镁,控制体系为沸腾状态,缓慢蒸出水和乙酸。中和至pH值为7.5~8.5,再降温至75℃,趁热过滤,得到滤液。向滤液中加入活性炭1.5g,在75℃保温搅拌0.5h,趁热过滤,滤液去下一步。
2.2.2 冷却结晶
将上一步得到滤液缓慢降温至30℃,过滤,滤饼为含有结晶水的硫酸镁。滤液冷冻降温至10℃,搅拌2h,过滤,滤饼为含有结晶水的硫酸镁,滤液去下一步。
2.2.3 酸析
用氯磺化废水原水调节上一步滤液pH值至1~1.5,在10℃保温搅拌0.5h,过滤,滤饼即为对氨基苯磺酸,滤液用氧化镁中和至pH值为7~8,过滤,滤液去浓缩。
2.2.4 蒸发浓缩
将上一步滤液转入250ml烧瓶中,升温至沸腾,蒸发浓缩,冷凝出水,浓缩至体系余液体积约60mL,并套用至下一批次实验的中和脱色。
3、结果与讨论
3.1 pH值对COD去除率和对氨基苯磺酸析出量的影响
由于不同pH值对对氨基苯磺酸的析出量和COD的去除率影响很大,且对氨基苯磺酸水溶液呈现酸性,故在酸性范围选择了几个pH区间考察pH值对实验结果的影响。考虑到降温的成本,实验选择了酸析时温度为10℃,除pH值外其他实验条件相同,实验结果见表1。
由表中可得出pH值在1.0~1.5时,析出的对氨基苯磺酸较多,COD去除率较高,故实验选取酸析过程pH值为1.0~1.5。
3.2 蒸发浓缩过程浓缩液的套用处理
浓缩液重复处理过程中废水水质的变化见表2,浓缩液套用次数对对氨基苯磺酸和硫酸镁的影响见表3。
表2中实验1,体积为250ml、COD为18339mg/L的原水经过中和蒸发出水、硫酸镁结晶带出结晶水、酸析对氨基苯磺酸带走COD后,废水体积变为110mL、COD变为17655mg/L。对比实验前后,单个批次实验COD去除率达58.7%。
由表3可知,随着套用次数的增加,回收的硫酸镁成色逐渐变差。原因是本实验方法单个批次的实验并不能完全去除废水中的有机物,导致套用的过程中有机物逐渐富集,COD逐渐升高,进而导致出盐的COD逐渐增高,出盐成色逐渐变差。
由表3可知,在保证出盐COD和成色的前提下,较合适的套用次数为6次,即实验7次。结合表2可知,实验7次共处理废水1750mL,实验7酸析后剩余的废水体积为167ml、COD为21365mg/L,作其他处理。对比实验前后,经过6次套用实验,废水的COD去除率达88.9%。
4、结语
本实验方法可作为对位酯氯磺化废水一种较合适的预处理方法,在优化的实验条件下,可浓缩套用处理6次,COD去除率达88.9%,回收的对氨基苯磺酸纯度达99.7%,硫酸镁晶型美观,COD较低,一定程度上实现了该废水的资源化利用。( >
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