酚類(lèi)化合物屬于芳烴類(lèi)化合物，是美國EPA 列出的129 種優(yōu)先控制的污染物之一。由于酚類(lèi)化合物毒性極大且難以降解，并影響水生生物的生長(cháng)和繁殖，污染飲用水水源，因此在我國也被列為重點(diǎn)解決的有害廢水之一，對其進(jìn)行處理意義重大。
隨著(zhù)近些年來(lái)建筑業(yè)的發(fā)展，對建筑陶瓷的需求量也日益增大，僅珠江三角洲的佛山地區就有 300 余家陶瓷廠(chǎng)，規模較大的也有100 多家。陶瓷生產(chǎn)行業(yè)廢水排放量大，如一般中小型陶瓷生產(chǎn)企業(yè)廢水量就可達500~1 000 t/d。水質(zhì)復雜，且酚濃度高，若不對其處理就直接排放，勢必會(huì )嚴重污染附近的水環(huán)境。而酚類(lèi)化合物作為重要的化工原料之一，廣泛應用于醫藥、農藥、染料、高分子材料等的制備工業(yè)，如果能回收陶瓷生產(chǎn)行業(yè)廢水中的酚，不僅可以減少對環(huán)境的污染，還使其中有價(jià)值的酚類(lèi)物質(zhì)變廢為寶。目前國內外用于回收含酚廢水中酚類(lèi)的方法主要有蒸汽脫酚法、吸附脫酚法和溶劑萃取脫酚法，但這些方法只能部分回收酚。根據陶瓷行業(yè)燒瓷后余熱溫度較高的特點(diǎn)，本著(zhù)節約能源的目的，筆者提出利用燒陶瓷剩下的余熱來(lái)處理廢水的方法，即加入氫氧化鈉進(jìn)行反應，然后再蒸餾去除并回收廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)。該方法處理流程短、操作簡(jiǎn)單、方便，并可達到較高的脫酚率和回收率。
1 試劑與儀器
儀器： 上海天美生產(chǎn)的UV1102 紫外分光光度計; 安丘天瑞機械制造有限公司生產(chǎn)的ET 125 SC 消化機; 上海盛海威電氣儀表有限公司生產(chǎn)的 D8401-WZ 多功能電動(dòng)攪拌器。
試劑：溴化鉀，溴酸鉀，碘化鉀，重鉻酸鉀，硫酸，苯酚，硫酸銀，硫酸汞，六水合硫酸亞鐵銨，試亞鐵靈，五水合硫代硫酸鈉，均為分析純。
100 g/L 碘化鉀溶液：稱(chēng)取50 g 碘化鉀，溶于水中，全部轉移至500 mL 棕色容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。
溴酸鉀-溴化鉀溶液：0.05 mol/L。稱(chēng)取2.784 g 溴酸鉀溶于水，加入10 g 溴化鉀，溶解后移入1 L 容量瓶中，用水稀釋至標線(xiàn)。
0.004 167 mol/L 重鉻酸鉀標準溶液： 稱(chēng)取在 180 ℃烘箱內干燥至恒重的純重鉻酸鉀1.225 8 g，溶于水中，全部轉移到1 000 mL 容量瓶中，用水稀釋至標線(xiàn)，搖勻。
0.025 mol/L 硫代硫酸鈉溶液：稱(chēng)取3.1 g 硫代硫酸鈉溶于煮沸放冷的水中，加入0.2 g 碳酸鈉，稀釋至1 L，臨用前用重鉻酸鉀溶液標定。
淀粉溶液：稱(chēng)取1 g 可溶性淀粉，用少量水調成糊狀，加沸水至100 mL，冷卻，待用。 6 mol/L 鹽酸溶液。
實(shí)驗用廢水：實(shí)驗水樣取自佛山某陶瓷公司水煤氣未處理廢水，有黑色沉淀，水呈褐色，有刺激性臭味，pH 為8~9，酚質(zhì)量濃度11 577 mg/L，COD 為 30 860 mg/L。
2 分析方法
酚類(lèi)和氫氧化鈉能發(fā)生反應，生成酚鈉。酚鈉為離子晶體，而原酚類(lèi)為分子晶體。根據離子晶體的沸點(diǎn)要遠高于分子晶體的原理，利用蒸餾的方法，蒸去水剩下酚鈉。然后再利用強酸制弱酸的原理，往剩余的廢液中加入鹽酸，從而可以回收酚類(lèi)物質(zhì)。反應如下：
按式(1)、式(2)計算脫酚率與回收率。
式中：Q———脫酚率，%;
P———回收率，%;
m1———蒸出液中酚的質(zhì)量，mg;
M———蒸餾前溶液中總酚的質(zhì)量，mg;
m2———回收酚的質(zhì)量，mg。
使用直接溴化的方法測定未處理廢水中總酚的含量，測得廢水總酚質(zhì)量濃度為11 577 mg/L。
3 結果與分析
3.1 氫氧化鈉用量對脫酚率、回收率的影響
取25 mL 廢水于250 mL 單孔圓底燒瓶中，加入不同量氫氧化鈉固體，攪拌10 min，進(jìn)行蒸餾，控制蒸出液體積為15 mL，測定脫酚率。隨后向殘留液中投加適量無(wú)機酸進(jìn)行溶解，轉移至容量瓶?jì)榷ㄈ�，測定酚的回收率。氫氧化鈉投加量對脫酚率和酚回收率的影響見(jiàn)圖 1。
圖 1 氫氧化鈉用量與脫酚率、回收率的關(guān)系
從圖 1 可以看出： 氫氧化鈉的投加量直接影響到脫酚率的高低。當投加的氫氧化鈉用量<0.45 g 時(shí)，只需添加很少量的氫氧化鈉固體就能大幅度提高脫酚率，說(shuō)明此時(shí)氫氧化鈉的用量不足;當加入的氫氧化鈉質(zhì)量增至0.9 g 后，脫酚率基本維持在97% 不變。而由圖 1 還可以看出，隨著(zhù)氫氧化鈉用量的增加，廢水中酚類(lèi)物質(zhì)的回收率隨之增大，當加入的氫氧化鈉的質(zhì)量約為0.75 g 時(shí)，酚的回收率達到90%，此后氫氧化鈉用量的增大對酚類(lèi)回收率的影響不大。對于25 mL 廢水，為達到較高的回收率，氫氧化鈉的用量最好大于0.9 g。綜合考慮氫氧化鈉的用量對廢水酚類(lèi)去除率和回收率的影響，對于25 mL 廢水，選用約0.9 g 氫氧化鈉較為合適，在此用量下，脫酚率可達到96.44%，酚的回收率可達到95.12%。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3.2 攪拌時(shí)間對脫酚率的影響
往廢水中加入氫氧化鈉固體后進(jìn)行蒸餾來(lái)回收其中的酚類(lèi)，為使氫氧化鈉溶解并和廢水中酚類(lèi)物質(zhì)充分發(fā)生反應，應進(jìn)行充分攪拌和反應。氫氧化鈉投加質(zhì)量固定為0.9 g 條件下，攪拌時(shí)間對脫酚率的影響見(jiàn)圖 2。
圖 2 攪拌時(shí)間對脫酚率的影響
由圖 2 可知，當向廢水中加入0.9 g 氫氧化鈉，攪拌時(shí)間超過(guò)10 min 后，脫酚率幾乎沒(méi)有太大變化。這說(shuō)明攪拌10 min 就可使氫氧化鈉完全溶解，并與廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)充分反應生成酚鈉。由此可知，要使氫氧化鈉與廢水中酚類(lèi)物質(zhì)充分反應，攪拌時(shí)間至少需要10 min。
3.3 蒸出液體積對脫酚率的影響
在25 mL 水煤氣廢水中加入0.9 g 氫氧化鈉，攪拌10 min 后蒸餾。蒸出液體積不同時(shí)，其對脫酚率的影響見(jiàn)表 1。
從表 1 可知：蒸出液體積<15 mL 時(shí)，餾分中含酚量非常接近。當流出液體積>20 mL 后，隨著(zhù)蒸出液體積的增大，酚類(lèi)的含量也隨之增大，導致脫酚率降低。為了保證一定的脫酚率和回收率，蒸餾時(shí)蒸出液體積應<15 mL。
3.4 放大試驗
在小試基礎上做了放大試驗，取2 L 廢水，加入氫氧化鈉固體約75 g，手動(dòng)攪拌約10 min 至氫氧化鈉完全溶解，移取25 mL 處理后廢水進(jìn)行蒸餾，控制蒸出液體積為15 mL，結果表明，放大試驗的脫酚率仍可高達96.15%，相應的回收率達94.96%，說(shuō)明采用先加氫氧化鈉再蒸餾的處理方法對陶瓷業(yè)水煤氣廢水的處理效果很好。
4 結論
根據上述實(shí)驗確定了最佳實(shí)驗條件： 取25 mL 廢水于250 mL 單孔圓底燒瓶中，投加0.9 g 氫氧化鈉固體，攪拌10 min 后蒸餾，控制蒸出液體積為 15 mL，測定廢水的酚及COD。隨后向殘留液中投加適量無(wú)機酸進(jìn)行溶解，轉移至容量瓶?jì)榷ㄈ�，測定酚的回收率。處理后廢水蒸出液中酚的質(zhì)量濃度為297.0 mg/L，COD 為1 065.5 mg/L，對二者的去除率分別為96.44%、96.55%。由此可知，采用加入氫氧化鈉后再進(jìn)行蒸餾的方法，不僅可以大幅度降低水煤氣廢水的含酚量，還可以顯著(zhù)降低蒸出廢水的 COD。
由于含酚廢水對環(huán)境危害嚴重，迫切需要高效率、低能耗的處理方法。對陶瓷業(yè)水煤氣廢水采用先加入氫氧化鈉固體，再利用燒陶瓷剩下的余熱來(lái)蒸餾的方法去除和回收酚類(lèi)物質(zhì)，不僅降低了廢水中酚的含量，還高效地回收了廢水中的酚類(lèi)物質(zhì)，實(shí)現了處理污水和增加經(jīng)濟效益相結合的雙重功效。(來(lái)源：水博網(wǎng))
