DMAC回收及其废水处理

徐晓建，肖杨柏，张 琼

（1.浙江省环境工程有限公司，浙江 杭州 310012；2.杭州泉基环保科技有限公司，浙江 杭州 310012；3.绍兴众昌化工股份有限公司，浙江 上虞 312369）

DMAC也称之为N，N-二甲基乙酰胺，属于一种重要的有机溶剂，现已在化工领域得到普及，该溶剂对部分油类物质有着极强的溶解性，可适用于纤维合成、树脂、橡胶等方面。企业在具体化工生产过程中，大多会选择对有机溶剂进行回收和循环利用，以此来降低生产消耗。然而，由于受到各种因素的影响，有机溶剂往往难以实现回收以及其废水处理。因此，化工企业需要结合实际生产需求和相关规范，寻找最为合适的DMAC回收及其废水处理，以此来降低自身的生产成本。

1 DMAC概述

二甲基乙酰胺（DMAC）的化学公式是化学式为CH3CON（CH3）2，其作为一种强极性的非质子溶剂熔点是-20 ℃，沸点是166 ℃，闪点是70 ℃，摩尔质量为87.12 g/mol，折射率是1.4384，相对密度是0.9366，呈无色透明，能够与水、酯、醚、醇等溶剂充分混溶，且对树脂、塑料薄膜、合成纤维等多分子材料具有较佳的溶解性，是关键的化工原料。同时，二甲基乙酰胺具有较为稳定的化学性质、较强的热稳定性、很低的腐蚀性，所以在制药、涂料、萃取精馏等行业得到普及[1]。由于该化工原料具有可燃性，所以必须远离火源，密封保存，需要放置在干燥通风的环境之中，不可受到阳光照射。另外，N，N-二甲基乙酰胺具有一定的毒性，在很大程度上会损害人体的皮肤和呼吸道，严重情况下会致癌，且具有很强的热稳定性，常压加热无法分解，但在酸碱性条件下水解速度会加快。

2 DMAC回收工艺及其废水处理技术

现在，人们开始认识到环境保护的重要性。由于很多企业在化工生产中所需的能源都是不可再生的，所以需要借助回收技术来提高能源的利用率，实现节能降耗和绿色发展[2]。因此，化工生产中需注重对N，N-二甲基乙酰胺的回收及其废水处理。

2.1 溶剂萃取回收工艺

溶剂萃取回收工艺的应用原理为：由于溶质在互不相溶的溶剂中具有不同的溶解度，通过将溶质从一种溶剂中移动到另一种溶剂之中，实现对溶剂的回收。该工艺的主要优势在于：操作简便，能耗低，可实现规模化推广和应用。在当前化工生产中，主要采用超临界萃取、液-液萃取等工艺来进行N，N-二甲基乙酰胺的回收。实践研究发现：关于溶剂萃取回收工艺在N，N-二甲基乙酰胺回收中的应用，可选择CHCl3作为萃取回收溶剂，因为该溶剂对N，N-二甲基乙酰胺具有良好的萃取性能，且在水中具有相对较低的溶解度低，方便分离，容易回收。同时，在回收过程中，溶剂萃取效果极易受到温度、pH值和DMAC浓度的影响，当pH值提高后，能够有效提高DMAC的回收效果，若温度升高将会影响到回收效果。所以在回收DMAC过程中应选择在常温下进行，还要将DMAC的浓度控制在10%-30%之间。

2.2 生物转化技术

生物转化技术的应用原理是：微生物活性种群可对有机废液进行降解，从而使之转变成绿色安全的无机物。该技术方法的优点是：绿色环保、无二次污染、良好的经济可行性。生物转化技术对于不同领域、不同类型、不同浓度废液的降解，需要采用不同类型的细菌加以处理。

2.2.1 好氧生物法

主要是借助好氧生物在有游离氧的情况下实现对有机物的降解，可适用于中、低浓度有机废水的回收处理。好氧生物法的优点是反应速度快、用时短、出水水质好等，如：可采用深井曝气法降解N，N-二甲基乙酰胺。

2.2.2 生物膜法

生物膜法是利用好氧微生物、原生动物和后生动物等附着在载体表面形成的生物膜对废水中的有机污染物进行吸附、降解，使其转化为水、二氧化碳、氨气和微生物细胞物质等，达到废水净化的目的，可适用于中、低浓度有机废水的回收处理。其优点是安全环保，管理简便，耐冲击负荷等。生物膜法根据其所依附的构筑物分为生物滤池、生物转盘、接触氧化法和生物流化床等四种。近年来，国内外研究人员已在采用生物转盘技术、生物接触氧化法处理废水方面积累了一定的经验。

2.2.3 厌氧生物法

厌氧生物法主要是基于无游离氧环境，厌氧生物能够将有机质消化分解成二氧化碳和甲烷，可适用于有机污泥和高浓度有机废水的回收处理。厌氧生物法的优点是能有效地降解有机物、可获得气体燃料，相关应用实例为：采用膨胀颗粒污泥床技术、复合式厌氧流化床技术，能够实现对N，N-二甲基乙酰胺的有效处理和回收。

2.3 化学转化技术

化学转化技术的应用原理是：借助相应的化学反应，可使废水中的有害物转变或降解成无毒无害物质，实现了对污染的治理，并获得较高的水质。

2.3.1 沉淀法

1926年，毛姆在法国的费拉角买下了心爱的房子——玛莱斯科别墅，在此度过了39年时光。1929年的经济大萧条，毛姆有如神助毫发无伤，他写的戏剧继续在英美乃至全球范围上演，当时《大都会》等杂志给他的短篇小说开出一字一美元（相当于今天的二十美元左右）的稿酬，近乎天文数字。

沉淀法是在有机物废水中加入一定量沉淀剂，使有害物质在合适的环境下形成沉淀，析出难溶物质，实现废水的净化。针对N，N-二甲基乙酰胺废水的处理，可结合化工生产的实际需求，选择硫化物、生石灰、钡离子等沉淀剂，以确保处理效果。

2.3.2 氧化法

氧化法是借助氧化还原反应，通过强氧化剂对废水中无法降解的有机物进行分解，使之转变成绿色安全的有机废水。氧化法的优点在于操作简便、迅速高效、广泛应用。针对N，N-二甲基乙酰胺废水的处理，主要采用的氧化技术为Fenton氧化法与臭氧氧化法。Fenton氧化法作为一种高级氧化技术，可适用于难降解、有毒的废水处理之中。在化工生产中所用的强氧化剂属于一种以二价铁离子、过氧化氢为混合液的反应体系。实践研究证明，通过有机结合Fenton氧化法与磁Fenton法，可实现对COD的有效去除。臭氧氧化法主要是借助氧化作用来大分子或是高分子的有机物降解成小分子。该方法中所用的臭氧可挥发且不会产生残留，也不会污染水体和大气。

2.3.3 中和法

中和法是先将酸或碱放入非中性的废液中，经初步处理后，再通过反应法或沉淀法进一步处理废液，去除有害物质。为确保处理效果，必须严格把控温度、pH值等反应条件。例如，阻聚剂生产废液中回收N，N-二甲基乙酰胺的过程：因废液中具有乙酸，需要先加入NaOH进行中和，获得乙酸钠盐，再进行后续的处理。

2.3.4 内电解法

内电解法主要是通过铸铁屑、活性炭等构建起的内电解法反应系统，能显著提高废水的可生化性，以便后面更好地进行处理工作。这种方法应用的优势在于有良好的处理效果、操作便捷、成本低。实践研究证明：通过内电解法处理含有N，N-二甲基乙酰胺的工业废水，首先要对活性炭颗粒性质、铁炭比、pH值等影响因素进行严格控制，获得最优组合条件，然后再应用到具体处理之中，提高废水的可生化性，最后从中脱出95%左右的N，N-二甲基乙酰胺。此方法具有较高的脱出率。

2.4 物化分离技术

2.4.1 吸附法

吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理气态污染物，使其中的一种或几种组分，在固体吸附剂表面利用分子引力或化学键力的作用下，被吸附在固体表面，从而达到净化废水的目的。该方法主要适用于低浓度废水的处理，要想确保处理效果，需保证吸附介质与被吸附物质相匹配。

2.4.2 膜处理方法

膜处理法作为一种全新的分离技术，具有节约能耗、分离过程没有相变等优势，不仅能够实现对废水的净化，还能回收有用物质。目前，针对废水的处理，可采用纳滤、微滤、反渗透、电渗析等方式来实现膜分离。

2.4.3 精馏法

精馏法是借助物系间相对挥发度的不同来达到分离的目的。因为N，N-二甲基乙酰胺具有很高的沸点，属于混合物中的重组分，而水是混合物的轻组分，所以可通过蒸出大量的水来获得高纯度的N，N-二甲基乙酰胺。实践研究证明：通过差压热耦合法来对N，N-二甲基乙酰胺进行分离，可获得显著的节能效果。另外，虽然精馏过程能把消耗的能力转变成分离的动力，但是在传质、传热等环节往往会产生不可逆的有效能损失，为解决这一问题，需要在使用精馏法的过程中辅助一些节能技术，如：热泵精馏、多效精馏、增设冷凝器或是混合系统等。

3 结论

综上所述，由于N，N-二甲基乙酰胺废水具有多样性，所以在实际化工生产中需要结合废水的浓度与不同的组成，采用最合适的回收处理方法，如：溶剂萃取回收工艺、化学转化技术、物理转化技术、物化分离技术等，以此来降低能耗，减少对生态环境的污染和破坏，实现对DMAC废水及其中部分成分的回收再利用，降低企业生产成本，促进化工生产的绿色可持续发展。