酚及其衍生物是工業(yè)廢水中常見的高毒性、難降解的有機(jī)物,含酚廢水來自焦化廠(尤其是低溫土法煉焦)、煤氣廠、石油化工廠、絕緣材料廠等工業(yè)部門以及石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纖維、合成染料、有機(jī)農(nóng)藥和酚醛樹脂的生產(chǎn)過程。例如:生產(chǎn)焦炭、煤氣所產(chǎn)生的廢水含酚濃度高達(dá)2000~12000mg/L。酚基化合物是含酚廢水中的主要成分,如:甲酚、二甲酚、硝基甲酚和苯酚等。國內(nèi)外含酚廢水的處理方法主要包括吸附法、萃取法、氧化法以及生物技術(shù)。
處理含酚和醋酸鈉的廢鹽水時(shí),先調(diào)整溶液酸堿度至pH=7,然后以串聯(lián)活性炭處理去酚,對(duì)出水再調(diào)整酸堿度至pH=3,使醋酸鈉變?yōu)榇姿幔缓笥没钚蕴窟M(jìn)行串聯(lián)吸附去除醋酸,吸附的酚和醋酸均可用氫氧化鈉回收。
利用活性炭處理生產(chǎn)殺蟲劑的廢水中的酚,可以使其濃度從100mg/L降低到1mg/L。
鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚等比苯酚更易被活性炭所吸附,而且隨著烷基鏈的長(zhǎng)度和個(gè)數(shù)的增加,其吸附容量也增加。
用0.25g/100mL的活性炭處理濃度為100mg/L的鄰苯基苯酚,去除率達(dá)到99.6%。用500mg活性炭處理200mL濃度為10mg/L 2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)的廢水,攪拌2min,去除率可達(dá)100%。
廢水中的硝基酚也可用活性炭吸附。含二硝基丁基酚的廢水可用活性炭吸附去除,在pH<1.0時(shí),去除率可達(dá)99%以上,出水濃度可達(dá)0.1-5.0mg/L。
廢水中的對(duì)氯酚、2,4-二氯酚、3,4-二氯酚、2,5-二氯酚和2,6-二氯酚,都可用活性炭吸附,飽和后可用5%堿液以熱法再生。
煤化工工廠的廢水含有大量甲基酚、乙基酚和二甲基酚等酚類化合物,這些化合物對(duì)生物、人體有很多有害影響,因此去除這些化合物是控制水污染的方法之一,活性炭的吸附因酚的種類而不同,烷基取代酚比酚會(huì)更強(qiáng)烈地被吸附,并且吸附性隨烷基鏈的增長(zhǎng)而增加,其吸附性與烷基的位置無關(guān),但是隨取代基數(shù)目的增加而顯著增加。吸附性的增減隨著酚的溶解度的變化而變化,烷基的取代使酚的極性減少,分子量增加,溶解度降低,吸附性增加。
活性炭的表面積和含氧的表面結(jié)構(gòu)對(duì)酚的吸附有一定的影響。酸性基團(tuán)的存在減少酚的吸附,羰基中氧的存在因?yàn)橛袣滏I的緣故,可增強(qiáng)酚的吸附。為了提高活性炭對(duì)廢水的去酚率,則需要選擇具有大表面積和低酸性氧的活性炭,高溫制造的活性炭是可取的。
采用活性炭固定床時(shí),可用18%的氯化鈉溶液去除苯酚及醋酸,處理的鹽水可用來生產(chǎn)氯和燒堿,吸附的苯酚可用氫氧化鈉解吸。
采用活性炭厭氧流化床處理含酚廢水,可得到高達(dá)99.9%的去酚率和96.4%的CODcr去除率,因?yàn)榛钚蕴繉?duì)酚類的吸附作用與生物降解作用結(jié)合起來,發(fā)揮了兩方面的活性,載體流態(tài)化也解決了氣液分離及介質(zhì)堵塞問題。用碳酸鉀化學(xué)活化的煤矸石制得的活性炭,BET比表面積達(dá)1236m2/g,孔體積達(dá)0.679cm3/g,表面是疏水性的,對(duì)水溶液中酚類污染物有良好的吸附性能。
活性炭對(duì)含苯酚的廢水處理是一種實(shí)用的方法,優(yōu)點(diǎn)是無另外的廢物和毒物,無二次污染,又可以有效地再生。研究進(jìn)口活性炭的飽和吸附容量等性能,提出生產(chǎn)專用脫苯酚的工藝條件及參數(shù)。在生產(chǎn)用于醫(yī)藥、染料等工業(yè)的對(duì)氨基苯酚過程中,會(huì)有大量高濃度有機(jī)廢水,可以采用Fen-ton試劑法降解,此法具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等反應(yīng)條件緩和的特點(diǎn),但其缺點(diǎn)是利用率偏低,成本較高,還需加入均相催化劑,易引起二次污染。
采用活性炭與雙氧水協(xié)同作用(活性炭作催化劑,雙氧水作氧化劑),對(duì)降解含有對(duì)氨基苯酚的廢水有良好的效果:在H2O2/COD=1.0、活性炭/H2O2=0.5、pH=2的條件下,降解反應(yīng)可在180min內(nèi)結(jié)束,對(duì)氨基苯酚的去除率達(dá)74.0%,與Fenton試劑法相比較,COD去除率提高1.75倍。
處理含酚廢水,以活性炭作催化劑,用濕空氣催化氧化酚是有前途的方法。與γ-氧化鋁上的氧化銅為催化劑作對(duì)比,經(jīng)10天運(yùn)作,活性炭催化氧化酚的活性要高10倍。
以用過的茶葉制成的活性炭可從廢水中吸附苯酚、磷甲酚、間甲酚、對(duì)硝基苯酚、對(duì)氯苯酚、2,4-二硝基苯酚、2,4-二氯苯酚,并按以上順序增加吸附量。