关键词：
咖啡因
水洗原母废液
高盐度废水
循环利用
化工过程资源利用
摘要：
咖啡因生产过程中水洗原母废水是一种高浓度难生物降解的有机废水,具有高盐度、COD含量高、色度大、组分复杂、水量大等特点。目前关于咖啡因水洗原母废水处理的报道较少。我国是一个咖啡因生产大国,因此,研发一种高效、经济、适用的咖啡因水洗原母废水处理工艺和技术,对于保护水环境、推动我国咖啡因生产的发展,具有积极深远的意义。
本文设计了两种工艺路线,一是直接采用物理-化学技术降低水洗原母的COD,二是水洗原母中资源的循环利用技术。主要研究成果如下：
一、降低水洗原母COD技术研究
设计采用萃取-吸附-催化氧化方法处理咖啡因水洗原母,研究咖啡因水洗原母COD的去除技术。
1.采用TBP为萃取剂,煤油为稀释剂,TBP和煤油配比为1：1,剂水比1：1,室温条件下萃取15min,单次COD去除率可达45%左右。
2.采用粉状活性炭对萃取后的水洗原母进行吸附处理,在95mL水洗原母中加入18g活性炭(分6批),室温下吸附40min,水洗原母COD总去除率在90%左右。
3.利用NaClO-Fenton对萃取、吸附后的水洗原母进行处理,NaCIO(有效氯含量10-15%)和H2O2(30%)加入量各0.8mL0.1mol·L-1FeSO4的加入量为0.4mL, pH=3,室温条件下反应40min,水洗原母COD总去除率在95%以上。最后再用3g活性炭进一步吸附处理催化氧化后的水洗原母,室温下吸附40min,水洗原母COD总去除率高达98.85%。
二、水洗原母资源的循环利用技术研究
通过对咖啡因水洗原母废水的组成及特点的分析,得到咖啡因生产过程的水洗原母中主要化学成分及浓度为：HAc浓度为0.5mol·L-1, Na2SO4浓度为0.84mol·L-1。本文采用过程处理而非末端处理技术,将处理后的水直接返回相应的生产工序。通过对咖啡因水洗原母资源的循环再利用,不仅大大减少了废水产生量,而且实现了其他资源的有效回收利用,即达到节能减排的环保目的,又具有很好的经济效益。
1.咖啡因水洗原母中的高浓度SO42-,采用生石灰化学沉淀法将其转化为石膏,SO42-的单次转化率可高达86%,石膏纯度高达95%左右,具有一定的经济效益和实用价值。
2.利用化学沉淀法,将水洗原母中高浓度的Na+转化为NaHCO3, NaHCO3产率78%、纯度高达92%左右。
3.利用萃取法将咖啡因生产过程水洗原母中的醋酸分离出来,在回收利用的同时减少HAc对整个循环的副作用。用磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂,剂水比为1：1,醋酸单程回收率为53%左右。
4.将上述过程处理后的水洗原母直接返回生产系统,经过多次的循环利用,SO42-的去除率、CaSO4和NaHCO3的产率及纯度、HAc的回收以及紫脲酸(1,3-二甲基-4-亚氨基-5-亚硝基脲嗪)的生产都具有良好的稳定性。
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