三聚氰酸的断环反应及工业应用研究

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卤代异氰尿酸(盐)类消毒剂是目前国际上广泛使用的杀菌消毒剂,在它的合成过程中,会产生大量含有氯化钠的废水,一般氯化钠含量可达10%左右。氯化钠是电解法烧碱的原料,但同时在废水中存在的含氮杂环化合物三聚氰酸在电解条件下易生成三氯化氮引起爆炸。如果能够成功将难以分离的三聚氰酸断环,生成小分子的无机含氨化合物后用空气吹除,则含氯化钠的废水可以用于电解系统,达到绿色循环生产。既实现节能减排,又减少了环境污染,具有良好的经济和社会效益。三聚氰酸结构稳定很难分解,文献中常见的分解方法有光化学法、电化学法、Y射线辐射法、微生物法、高温高压法和催化高温法等。本文进行了多种强氧化剂和氧化环境下分解三聚氰酸的试验。结果显示,次氯酸钠氧化可实现对三聚氰酸环的破坏分解,在反应前30分钟内分解速度较快,残留三聚氰酸可达到5mg·L-1以下,折合总铵量约为2mg·L-1,适合电解生产指标;硫酸铜催化分解三聚氰酸在浓度为lOmg·L-1左右时是适合的,分解率可达90%以上;芬顿试剂和活性氧分解三聚氰酸的机理相同,对三聚氰酸的三嗪环均有一定破环作用,但活性氧作用更快,在加药作用30分钟即可接近芬顿试剂作用60分钟时三聚氰酸的残留浓度。本文还通过对废水前处理的工艺改进,使废水中的三聚氰酸含量大大的降低,达到适合使用化学方法分解处理的水平。在工业生产装置中引入静态混合器,通过强化传质实现废水和酸的充分混合和反应,并通入空气及时带走体系中的反应产生的氯气,推动反应正向进行。改进后废水中三聚氰酸的浓度在进入吹除脱氯塔之前就达到1.46g·L-1,接近原工艺废水经过吹除塔进行脱氯后的水平1.68g·L-1。因为进入吹除塔的废水中三聚氰酸含量降低,减少了因物料结晶堵塞造成的停车清洗,大大提高了脱氯效率,吹除塔出口三聚氰酸平均浓度降低为780mg·L-1。再经过还原和吸附等环节,废水处理后得到三聚氰酸含量低于50mg·L-1的淡盐水。在此基础上增加了分解脱氨塔装置,氧化破坏三聚氰酸环并吹除产生的氨,使淡盐水中三聚氰酸平均含量降低到4.26mg·L-1,折合总铵为1.78mg·L-1,符合电解法氯碱的原料指标总铵≤2mg·L-1,实现了卤代异氰尿酸(盐)母液废水的循环利用。
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