膜技术处理赖氨酸生产废水的研究

福建化工 2003年 第 1期 · 11 · 膜技术处理赖氨酸生产废水的研究 曾碧榕 何旭敏 丁马太 夏海平 (厦门大学膜技术应用研究中心 厦门 361005) 蒋林煜 孙洪贵 苏丽明 蓝伟光 (厦大三达膜科技有限公司 厦门 361oo0) 陈庆 良 (泉 州大泉赖 氮酸有限公 司 泉 州 362000) 摘 要 为 了确定投氨酸生产废水经过膜技术处理后废水 中的 CODcr值的大小， 我们采用超滤与纳滤相结合的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 分别时浓度水和裤废水进行中试实验。 实验结秉表明：采用超滤 一一衄纳滤 一二衄纳滤工艺流程处理浓度水，终 端废水的 CODcr值降低到 489rag／L；采用超滤 一纳滤流程处理裤废水。最 终透析液的 CODcr值可以降低到 502mg／L。大大减轻 了后续生化处理的 负荷。 关薯词 生产废水 投氨酸 超滤 纳滤 CODcr值 L一赖氨酸，别名 L一己氨酸、L一松氨酸、L一 2，6一二氨基己酸。在人体和动物体的新陈代谢中 起着非常重要的作用，是人体和动物体必需的氨基 酸。目前，在赖氨酸生产中很多厂家普遍采用树脂 吸附交换法提取赖氨酸。该法需要用到很多的洗脱 剂，洗脱时产生大量的废水。其中浓废水为吸附工 序废水，稀废水包括反洗、正洗的洗脱工序废水。赖 氨酸生产废水含有机物浓度很高，并含有高浓度的 蛋白质悬浮胶体，原工艺采用絮凝一厌氧一好氧一 气浮处理流程，对于浓废水还必须先进行沉淀分离 的预处理 但是该工艺的处理效果不理想，好氧处 理出水 COD达 1500mg／L左右，无法达到排放标 准【l】。膜分离技术是一种新兴的分离技术，在工业 生产上的应用 日益增多 2。本研究中，我们采用超 滤和纳滤相结合的工艺来处理赖氨酸的生产废水。 1 实验部分 1．1 实验 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 及方法 实验用的废水来自泉州大泉赖氨酸有限公司生 产中处理前的废水。中试实验在生产现场进行。 超滤设备：由 Suntar一Ⅲ#或 Suntar—V#膜元 件组 成 Ultra—flow 超 滤 分 离 系 统，膜 面 积 为 0．96In2。 纳滤设备：膜组件为管式膜、卷式膜，膜型号分 另U为 Suntar一367、Suntar一372o 1．2 膜分离的简易工艺流程 维普资讯 http://www.cqvip.com · 12 · 福建化工 2003年 第 1期 7 l2 图 l 膜技术处理赖氨酸生产废水的工艺流程图 1．料桶 ，2．排料阀，3．旁通阀．4．回流阀，5．温度计．6．膜前压力表， 7．膜后压力表 ，8．高压泵，9．膜组件，1O换热器．11回流液管道， l2．滤渣 出口，l3 透过液 出口 2 结果与讨论 2．1 采用超滤 一纳滤工艺处理浓废水 取离交塔内排放的浓废水进行超滤 一纳滤流程 处理，超滤膜 为 Suntar一111#，纳滤膜 为 Suntar一 367，结果如表 1所示。 表 1 浓废水经过处理后的结果 参数 浓废水 超滤透过液 纳滤透过液 CODcr／mgL一 31616 16796 890 pH 2．88 2．81 3．17 超滤阶段的平均膜通量为 146．9LMH，浓缩倍 数为 18．2；纳 滤 过 滤 阶 段 的 平 均 膜 通 量 为 34．5LMH，浓缩倍数为 2。纳滤阶段的浓缩倍数 比 较低，导致处理余下的废水截留液的工作量增大。 2．2 采用超滤 一一级纳滤 一二级纳滤工艺处理浓 废水 取离交塔内排放的浓废水进行超滤 一一级纳滤 一 二级 纳滤流 程处理，所用 的超滤膜 为 Suntar一 111#，纳滤膜为 Suntar一372，结果如表 2所示。 表 2 浓废水经过一级超滤和两级纳滤处理后的结果 参数 浓废水 超滤透过液 一级纳滤透过液 二级纳滤透过液 CODcr／mgL～ ， 33016 17023 1500 489 pH 2．1O 2．24 2．23 2．27 超滤时的平均膜通量为 127．7LMH，浓缩倍数 为 16．7i一级纳滤的平均膜通量为 14．2LMH，浓缩 倍数为 3．22；二级纳滤的平均膜通量为 32．0LMH， 浓缩倍数为 9．09。膜处理终端废水的 ∞ Dcr值 降 低到 489mg／L。 T 2．3 采用超滤 一纳滤工艺处理稀废水 所用的超滤膜为 Suntar一111#，纳滤膜为 Suntar 一 372，结果如表 3所示。 表 3 稀废水经过处理后的结果 批次 参数 稀废水 超滤透过液 纳滤透过液 ， CODcr／mgL一 2066 1155 502 1 pH 5．57 5．74 5．81 CODcr／mgL一。 4000 2000 550 2 pH 5．31 5．34 5．60 (下转第 6页) 维普资讯 http://www.cqvip.com · 6 · 福建化工 2003年 第 1期 度 10．0mm，空气流量 9．4L／min，乙炔气流量 2．2 L／min，积分时间 5S。绘制标准曲线(图 4)，并测定 样品中Ni 的吸光度，从标准曲线上查出Ni 的浓 度，从而计算出镍的含量。 样品吸光度为 0．51，从图 4镍 的原子吸收标准 曲线中可知样品[Ni ]=4．5~g／ml。样品中 Ni 含量如下式所示 ： x100％ -22％ 500ml 实验计算结果为 22％，与理论 中镍配聚物中镍 含量(22．08％)基本相符，证实了 1个 Ni与 PAA中 2个羧基形成螯合双齿配位。 3．3 透射 电镜 图 5为 PAA—Ni纳米微粒 的 TEM 照片。可 以看出在适当的 pH条件下 PAA聚合物通过链上 的羧基与 Ni2 配位，交联形成外形较规则的小球，D =20nm左 右，呈 良好的单分散状态。这是 由于在 该 pH体系中 cl一因静电作用占据 Ni2 周围的空间 从而附着在微球表面，使微球表面带负电荷，电荷之 间相互排斥，所以呈现较好的单分散性。 4 结论 综上所述，镍离子可在适当的 pH值条件下与 聚丙烯 酸中羧基发生配位反应，形成 纳米尺寸 的 PAA—Ni聚合物，在适当 pH值条件下，Ni2 通过与 羧基的配位作用从而交联形成纳米微球。配合物中 每个 Ni 与聚丙烯酸单元中的配位 比为 1：2，PAA 去质子后 以螯合双齿形 式与 Ni 配位成键。实验 结果表明，形成纳米微球的尺寸为 20nm左右。 参考文献 1 Z G L卜 De，M0U J卜 Mei． Nano--l~ terial ~ience。 She~yang：Liaoning Province Science&Technok~ Press．1994 2 朱月群．杜玉芳等。聚丙烽酸锌络 合物膜 的耐水性研 究 化工新 兴材料 2002．30(3)：30--32 3 都向丽，曹少魁，聚(4一乙烽毗啶)／醢复合物一钯配合物的催化 性能 郑州大学学报(工学版)2002．23(1)：34—38 4 聂芊．吴春等．二氧化硅 负载聚丙烽酸一丙烽酰胺锰配合物催化 合成碳酸二甲酯的研究 化学试剂 2002．24(i)：1l一13 5 曲雅焕．林艳红。聚(苯乙烯一丙烯酸)载体铁组成因素对其催化 活性的影响 精细石油化工 1999，(1)：43--45 6 尹作瑞，于广谦等．聚(苯乙烽一丙烯酸)错配合物中单体链段分 布与配合物催化活性的关系 应用化 学 1993．10(2)：5--8 7 王文，汪联辉等，铕一 乙酰丙酮一丙烯酸配合物及其苯乙烯共聚 物的研究 高分子材料科学与工程 2002．18(1)：149—152 8 李建于，曾红等．稀土配合物一PAA—g__PE膜的荧光光谱 光谱 学与光谱分析 2001．2(1)：4O一42 9 路建美，朱 秀林，低分子 量丙烽酸钠 的研 制及应 用 化学世界 1994．(9)：471--474 1O 复旦大学化学 系高分子 教研组编，”高分子实验技 术”。上海： 复旦大学 出版，1985．34—42，64—65。360--363． 11 Deacon G B．PhillipsR J．Relationships betweenthe carbon—oxy— gen stretching frequencies of carbo xylate complexes and the type of carboxylate coordination．[J]．J．Coord Cbem．Rev．，1980。33： 227-- 250 12 Nakamoto K．Infrared Spectra of Inorgan ic an d Coordination Corn— pounds【M]．New York：Wiley，1963．197 (上接第 12页) 稀废水的起始 CODcr值比较低，经过二级膜处 理后，其透过液的 CODer值下降到 502mgL一，极大 地减轻后续生化处理的负荷。 2．4 膜的清洗 每批实验结束后都要进行膜的清洗。先排除滤 渣或是浓缩液，用清水循环，然后，用一定浓度的专 用清洗剂清洗。整个清洗过程结束后，测量膜的滤 速，计算膜的清水通量，确定清洗效果。在上述所有 的超滤和纳滤实验 中，经过清洗后，各种膜的通量均 得到很好的恢复。 3 结论 膜分离流程处理废水的模拟实验表明，采用超 滤 一一级纳滤 一二级纳滤工艺处理浓废水，终端废 水的 CODcr值降低到 489mg／L。采用超滤 一纳滤 工艺处理稀废 水，最终 透析液 的 CoDer值降低到 500 600mgL～，大大减轻了后续生化处理工序 的 负荷。用膜技术处理赖氨酸生产废水是可行的。 参考文献 1 庄镇民，赖氨酸生产废水的处理。化工环保，1994(01)． 2 Wobum ，M ass。an d Supeloo et a1．Food technology，Sept，1990：108 ～ 113． 维普资讯 http://www.cqvip.com