己内酰胺 [复制链接]

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发表在 2021-5-9 09:03:46 | 显示全部楼层 | 阅读模式

物料基础
环境数据
毒性安全
治理技术

【中文名】己内酰胺
【英文名】Caprolactam
【CA登录号】105-60-2
【分子式】C6H11NO
【分子量】113.16
【外观】具有不愉快气味的吸湿性片状结晶。
【物化常数】沸点 270℃，熔点 69.3℃，蒸气压 0.0019 mmHg/25℃，相应密度 1.02/75℃/4℃，蒸气相对密度 3.91，可溶于氯代烃、甲醇、乙醇、醚等。辛醇/水分配系数 log Pow: -0.19，水中溶解度大，嗅阈值0.064ppm。

COD 2.13g/g BOD(2)g/g.
在大气中，它仅以气态的形式存在，它可以被光化学所诱发羟基游离基所降解，其相应的半衰期为21小时。
在土壤中，它具有较高的迁移性，不易从土壤中挥发至大气中去。
在水体中它可以进行生物降解，在好氧条件下，其半衰期约为5～14天，所以在湿的土壤中，它也可能发生生物降解，它不易水解，在水体中它不易被悬浮固体及沉积物所吸附，也不容易从水体中挥发至大气中去。生物富集性较差。50～100 ug/mL的己内酰胺可以在21天内完全生物降解，当浓度增至1000～2000ug/mL时，则仅能降解36～85％。此外它还可以进行非生物的降解，可以用活性污泥法进行降解，其BOD负荷以0.35～0.40 kg/kg MLSS为宜。剩余污泥约为其BOD负荷的10%。一个5000m3的装置，其出水的BOD可以降至10mg/L。BOD测定时，当浓度为200mg/L时，可以去除94.3%的COD，1000mg/LCOD值浓度时，6天可以去除＞90％的COD。生物降解的途径一般认为是先转化成氨基己酸，再经己醛酸，最后为己二酸。
【毒性】接触本品时可出现头痛、不适、皮肤干燥、指端感觉异常、指甲变形、鼻血、鼻干、咽喉炎症、唇痛、心痛、口苦、眼睛对光敏感，曾将此作为减肥药物每日服用3～6克，共3～5年，90人中对胃口无明显影响，仅1人产生过敏。LD50大鼠雄 1600 mg/kg，雌 1200 mg/kg，小鼠经口雄2100 mg/kg，雌2500，或930 mg/kg，皮下注射 750 mg/kg，腹腔注射 570 mg/kg，或650mg/kg，静脉注射 480 mg/kg，LC50 小鼠吸入 450 mg/m3/2 hr，大鼠吸入 300 mg/m3/2 hr，对人类无致癌作用，IARC将其归类为4。ACGIH将其归类 A4。
【安全性质】闪点 125℃，自燃点 375℃，爆炸极限 1.4～8％。
【接触极限及其它】GBZ 2 2002工业场所有害因素职业接触限值：时间加权平均容许浓度TWA 5 mg/m3, 短时间接触容许浓度STEL 12.5 mg/m3。美国ACGIH 1 mg/m3 (粉尘)，20 mg/m3 (蒸气)。
可采用三效蒸发-间歇蒸馏技术，从锦纶6生产装置的萃取废水中回收己内酰胺，萃取废水中己内酰胺单体的回收率达到99%[1]。
制备已内酰胺的废水中含有硝基环已烷, 可以用活性炭在酸性条件下进行吸附, 吸附特性符合 Langmuir 吸附等温式, 吸附剂吸附饱和后可用甲醇来解吸[2]。甲醇使用量为活性炭体积的 8～15 倍, 甲醇的再生损失为每处理一吨水约 0.4～5.3 升。其损失程度取决于设备的密闭性, 从废的活性炭中再生回收甲醇时, 所需的蒸汽约为活性炭体积的 2～2.2 倍, 其中首先蒸出的 0.6～0.7 倍蒸汽冷凝液中含甲醇量较高, 可再进行蒸馏, 回收甲醇[3]。
己内酰胺废水可以用磷酸三丁酯(TBP)作为络合剂，三氯乙烯为稀释剂，进行萃取处理，在相比为1:3(水相体积:有机相体积)、络合剂质量分数为30％、pH=5的条件下用络合萃取法处理己内酰胺废水的效果较好[4]。
生产已内酰胺的废水中所含的苯胺, 环已胺及二环已胺, 经测定 45℃时在各种溶剂中的分配系数, 发现苯及异辛醇是最好的萃取剂, 而二甲苯及醋酸丁酯的效果较差[5][6]。萃取环已酮肟的最好溶剂为苯、异辛醇及醋酸丁酯[7]。在研究已内酰胺生产废水中的苯胺用萃取法处理时, 根据其在 45℃时的分配系数, 发现苯及异辛醇是最好的萃取剂。
生产已内酰胺的废水中含有乙醇胺, 它可用曝气法处理, 乙醇胺的含量在 200～225毫克／升时,曝气 19 小时(35米3/小时.米3), 乙醇胺的浓度可降至不大于 30毫克／升[6]。
含丙烯腈及已内酰胺的废水可在液相下, 在温度为 247～300℃时, 用硝酸铵或硝酸氧化之。
己内酰胺废水可采用缺氧-好氧淹没式生物膜系统进行处理，过程中缺氧池进水中可生物降解COD与NOx-N的质量比必须大于3，好氧池COD负荷应小于0.98kg/(m3.d)，系统才能有效地同时脱氮和去除COD[9]。
从聚丙烯腈纤维厂废水装置中分离出的脱硝微生物可以利用己内酰胺作为基质，并可在兼氧条件下处理己内酰胺，其中混合菌种可以利用1538.5 mg/L 的己内酰胺，并需2200 mg/L的硝酸盐才能完全去除己内酰胺，所分离的 Paracoccus thiophilus可以利用1722.5 mg/L的己内酰胺，并需3500 mg/L的硝酸盐。当己内酰胺的浓度低于784.3 mg/L时，Paracoccus thiophilus的去除效果要优于混合菌种，但当浓度为1445.8 mg/L时，则去除效率二种相似[10]。
己内酰胺生产废水含有大量环状有机物和低聚物， COD=2000-3000mg/L，NH3-N约为200mg/L，可采用A/O活性污泥法生物脱氮工艺进行处理，只要控制好pH值、溶解氧、污泥负荷、硝化负荷、混合液和污泥的回流比，可使排水的COD≤100mg/L， BOD5≤30mg/L， NH3-N≤15mg/L[11]。过程应控制A/O容积比、pH值，污泥负荷，溶解氧DO，回流比等因素[12][13]。
挂半软性填料的淹没式A/O系统可有效处理已内酰胺废水，该系统能有效地脱氮并去除COD；缺氧池中COD与氨氮去除量之比介于2.97～3.08之间，己内酰胺易被生物降解，其废水的ＣＯＤ与ＴＮ比值较大，有机碳源不成为反硝化作用的限制因子[14]。
采用F/O工艺处理己内酰胺废水时，当系统的水力停留时间18h，好氧池溶解氧1.0mg/L，填料COD负荷最高不超过1.29kg/m3.d时对脱氮具有良好的作用[15]。
采用ENSBR-BDAR-BCOR工艺处理己内酰胺生产废水时,在污泥负荷为0.15～0.28 g/(g·d)、进水COD不高于6 200 mg/L、NH3-N质量浓度不高于560 mg/L的情况下,出水COD不高于150 mg/L、NH3-N质量浓度不高于20 mg/L,COD和NH3-N的去除率分别达到98%和96%,系统可同时除碳脱氮[16]。.
为了取得好的脱氮作用，还可以用A/O2法处理己内酰胺生产废水[17]。
为了更加有效地处理己内酰胺高浓度废水，可在在原A/O处理系统前采用上流式厌氧污泥反应器先对高浓度己内酰胺废水进行预处理，由于已内酰胺高浓度废水中含有大量的硫酸盐、磷酸盐和硝酸盐等无机酸盐,因此必须严格控制该反应系统进水的pH值在5.5～6.5之间,以有效保证系统稳定运行,防止酸化;当进水COD控制在8000～12000 mg/L时,COD的去除率可达到55%以上[18][19][20]。

参考文献

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