摘要：间苯二酚被广泛应用在化工制造领域，是重要的中间材料，但在使用中会排放大量有害间苯二酚废水。为了有效解决该问题，研究基于吸附工艺技术，采用一种自制旋转填料床作为废水处理设备，检验废水在不同酸碱度、温度、浓度、吸附时间以及吸附材料下的处理效果。最终通过实验表明，当酸碱度设置为4、实验质量浓度初始值为900 mg/L，并且调整吸附时间为120 min时，间苯二酚去除效果最佳，去除率为0.987。研究内容将为化工制造以及工业废水处理提供技术支持。

　　关键词：间苯二酚；吸附工艺；旋转填料床；废水

　　0引言

　　间苯二酚是一种白色针状或者粉末状结晶化学物质，具有一定刺鼻、微臭气味。间苯二酚是目前化学工业领域比较常见的原料，其在化工和产品制造中被广泛使用，比较常见的如染料、塑料、药物以及合成纤维等领域[1]。间苯二酚化合物具有一定的溶解性，易溶于水、乙醇和乙醚等物质中。在化工生产中所排出的废水含有高浓度间苯二酚，其不仅对环境有极大的危害，同时对人的健康也会带来直接威胁[2]。因此，有效去除间苯二酚废水是十分关键的。目前，常见的间苯二酚处理工艺技术包括氧化法、生物法、萃取法和吸附法等[3]。其中氧化法是将间苯二酚废水暴露在强氧化剂下，通过氧化反应将有机物质转化为无害的化合物。而生物法则在自然界中比较常见，其处理周期较长，化工领域应用较少。生物法主要利用细菌或其他微生物对有机物进行分解和降解，将间苯二酚降解为较为无害的物质。而萃取法也比较常见，但大规模应用较困难，萃取法主要通过溶剂将间苯二酚从废水中提取出来，以达到去除的目的。根据研究调查显示，目前工业领域间苯二酚废水处理主要以吸附法为主，其具有处理效果快、适应范围广、成本低等优势。吸附法主要利用吸附材料的吸附特性来去除废水中的间苯二酚。常见的吸附材料有很多，如活性炭、硅胶、分子筛等。因此，研究将以吸附法为基础，通过研究吸附材料的性能和优化吸附条件，从而有效改良间苯二酚废水处理效果，并为间苯二酚废水的治理提供技术支持。

　　1实验材料与方法

　　1.1实验设备

　　实验所需要的设备包括实验主设备旋转填料床以及相关辅助仪器等。其中间苯二酚废水处理主要在

　　旋转填料床完成，设备由中北大学自主研制。将含有间苯二酚废水从设备液体进口流入，废水将经过液体分布装置并将废水均匀喷洒在内缘壁周围。经过带有吸附剂旋转材料的离心作用，废水将沿径向外圈运动，废水中的杂质将被吸附材料吸附并传质，再由外部壳收集吸附后的液体，并由流体口排出。

　　辅助仪器设备：由德国杰奥制造的增压器，型号为PHS-3C；上海荣华制造的转子流量计，型号为LZB-6；优利康制造变频器，型号为YD101；安东帕康塔生产的气体吸附仪，型号为Autosorb 6100；美国赛默飞生产的红外光谱仪，型号为Is10；赛默飞型号液相色谱仪，型号为3000 XRS。

　　其中液相色谱仪用于测量废水中间苯二酚的浓度；红外光谱仪用于测量活性炭表面结构；安东帕康塔气体吸附仪用于测量活性炭分布情况。

　　1.2实验药品

　　实验用到的药品有分析纯与工业纯两种规格，其中工业纯仅有柱状活性炭，由江苏志康炭业提供；分析纯规格药品：氨水，由天津天力提供；盐酸，由洛阳化学厂提供；硅胶，由东莞红润达提供；乙醇，由天津复兴提供；间苯二酚，由淄博双和化工提供；氢氧化钠，由天津大陆化学提供；5A型分子筛，上海博晶提供。选取实验废水，配制成含10%的间苯二酚水溶液。

　　1.3实验方法

　　1.3.1活性炭处理与浓度测量

　　实验中需要对活性炭表面吸附的粉尘杂质进行去除，首先需要将其在超纯水中高温煮沸45 min，并再次利用超纯水进行表面反复冲洗，并在干燥箱100℃下进行干燥。此外，后续需要采用气体吸附仪（安东帕康塔）测量活性炭结构参数。

　　经过出样口处理后得到的间苯二酚溶液需要采用0.45μm薄膜进行过滤，然后将过滤后的液体通过液相色谱仪（爱默飞Is10）检测间苯二酚溶液浓度。间苯二酚浓度检测中，仪器波长设置为277 nm，进样量设置为20μL，流速设置为1 mL/min，检测环境温度为20℃。

　　1.3.2实验具体流程

　　选取800 mL的间苯二酚实验废水装入事先准备好的玻璃烧杯中，通过氨水进行pH值调节。然后将准备好的废水溶液倒入旋转填料床设备液体进口，液体流入废水槽后加热到指定的温度，温度设置有3个档位，包括20、30、40℃。被加热的废水溶液将经过流量计进入带有吸附物质的旋转中心。废水溶液将被液体分布器均匀喷洒到内缘壁周围，经过离心作用废水溶液变为液膜以及液丝状，并利用填充物吸附传质。在吸附处理过后的液体由设备输液口流出，而剩余废水将继续流入废水槽，进行循环操作，直至废水被处理干净。

　　2实验结果分析

　　2.1不同pH值与温度值对间苯二酚废水处理影响

　　为了更有效地处理间苯二酚废水，在实验过程中采用氨水对溶液进行中和，选取9个等级pH值分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0进行测试。其中离心重力因子设置为41.3，废水初始间苯二酚质量浓度值为950 mg/L，温度设置为20℃,吸附时间设置为30 min。不同pH下间苯二酚废水处理结果如图1-1所示。

　　图1-1为不同pH值下废水溶液中间苯二酚去除效果比较。根据去除率曲线结果来看，pH值由1增加到4时，废水中间苯二酚的去除效果不断增加，在pH值为4时间苯二酚最高去除率为95.6%。同时，pH值在4到6区间，间苯二酚的去除效果呈现一个缓慢下降的趋势，去除效果均保持在92%以上。当pH值超过7时，间苯二酚的整体去除效果会明显下降，当pH值达到9时，此刻去除率为88.9%。考虑到间苯二酚属于一种弱酸，当间苯二酚溶液在酸性状态下是以分子状态保持，此刻更容易被活性炭物质所吸附，因此其也更容易被去除。但随着pH值的增加，当pH值超过7以后，溶液呈现一种碱性状态，溶液中易形成间苯二酚盐物质，该物质在活性炭上的表现为脱附性，从而导致间苯二酚的去除效果明显下降。图1-2为不同温度值对间苯二酚废水的去除效果影响，根据去除曲线来看，当温度在30℃时，对间苯二酚去除效果表现最好，此刻去除率为96.1%。不过根据测试结果来看，实验温度在20~40℃区间对间苯二酚去除效果影响较低，去除率均能保持在94%以上，因此在实验过程保证温度区间在30℃即可。

　　2.2不同废水浓度值与吸附时间对间苯二酚废水处理影响

　　间苯二酚质量实验中依旧将离心重力因子设置为41.3，废水初始间苯二酚质量浓度值为950 mg/L，初始吸附时间为30 min，温度设置为30℃。将pH值设置为4进行实验。比较在不同浓度初始值以及吸附时间对苯二酚去除效果的影响，具体结果如图2所示。

　　根据图2-1实验结果来看，间苯二酚废水浓度的增加，会直接影响到最终废水中间苯二酚的去除效果。当废水质量浓度由最初的900 mg/L上升到1 300 mg/L，间苯二酚的去除率由最高的96.8%下降到93.7%，对间苯二酚的去除率整体下降了31%。对不同初始浓度下的处理效果进一步分析，当废水中间苯二酚的浓度上升，会使得溶液内传质阻力变高，进而影响活性炭表面间苯二酚流动效果。由此可见，在较低的浓度下间苯二酚的去除效果要表现更出色。同时，比较不同吸附时间对间苯二酚废水去除效果。由实验结果来看，随着吸附时间的增加，间苯二酚的去除效果也不断增加，由最初的91.4%上升到最高96.3%。进一步研究发现，当吸附时间达到120 min后，间苯二酚的去除效果将维持一个稳定状态，此刻活性炭吸附能力将达到饱和值。因此，将吸附时间维持在120 min，废水去除实验将获得一个较好的废水去除效果。

　　2.3不同吸附材料对间苯二酚废水处理影响

　　在实验中，不同的吸附材料也会对间苯二酚的处理效果造成影响，因此选取比常见的吸附材料进行实验比较，pH值、温度、初始浓度均为最佳值，同时吸附材料填充量为120 g，其余设置保持不变。不同吸附材料下间苯二酚去除效果如图3所示。

　　图3为不同吸附材料下废水处理效果，由结果来看，活性炭吸附效果最好，最高去除率为98.7%。相比较而言，分子筛与硅胶吸附性较一般，如分子筛在100~180 min之间有明显波动，吸附稳定性较差。而硅胶在100 min时达到最佳吸附性能，而去除率最高为94.3%。可见，采用活性炭并在最佳实验参数下对间苯二酚的去除率最高可达98.7%，具有不错的污水处理效果。

　　3结语

　　间苯二酚作为一种化工、医疗领域的重要中间材料，有效去除废水中的间苯二酚是关键。因此，研究基于吸附法来对间苯二酚废水进行处理。首先采用自制旋转填料床作为吸附废水主要设备，通过设备离心作用，使得废水与吸附材料作用实现去除间苯二酚的作用。在间苯二酚去除实验中，pH值与温度均会影响间苯二酚去除效果，当pH值为4、温度为30℃时，间苯二酚去除效果最好。同时，废水初始浓度、吸附时间也直接影响间苯二酚的去除效果，当初始间苯二酚质量浓度为900 mg/L，吸附时间为120 min时间苯二酚去除效果最好。此外，不同吸附材料比较，活性炭吸附能力最好。当实验pH值为4，实验废水间苯二酚质量浓度为900 mg/L，并且将活性炭作为最终材料时，废水中间苯二酚的去除效果最高为98.7%。未来，可以进一步优化设备结构，提高废水与吸附材料接触效果，以更好地改善间苯二酚废水处理效果。

　　参考文献

　　[1]邓德刚，秦丽姣.高温湿式氧化工艺处理高浓度含酚废水试验研究[J].炼油技术与工程，2022，52（11）：16-20.

　　[2]王超，李宝丰，于鹏飞，等.微波催化氧化处理含酚废水工艺优化[J].化学与生物工程，2022，39（7）：52-56.

　　[3]郑翼莹，刘妍，闫少冲，等.铁碳微电解材料处理含酚废水的研究[J].水处理技术，2023，49（10）：70-74.