Caratteristiche di qualità dell'acqua nell'industria delle membrane
L'industria delle membrane appartiene al campo dell'industria della sintesi chimica organica. Le acque reflue a membrana si riferiscono alle acque reflue generate nel processo di produzione di membrane come nanofiltrazione, ultrafiltrazione e osmosi inversa. Le acque reflue contengono principalmente dimetilformammide (DMF), dimetilacetammide (DMAC) e materia organica disciolta in essa. Si tratta di acque reflue industriali tossiche e nocive ad alta concentrazione che sono difficili da biodegradare.
La N,N-Dimetilformammide (DMF) è un liquido incolore con un leggero odore di ammina. La formula molecolare è C3H7NO, il peso molecolare è 73,10, la densità relativa è 0.944 5 (25 gradi), il punto di fusione è -61 grado, il punto di ebollizione punto è 152,8 gradi, il punto di infiammabilità è 57,78 gradi, la densità del vapore è 2,51 kg/m3, la pressione del vapore è 0,49 kPa (3,7 mm Hg 25 gradi) e il punto di autoaccensione è 445 gradi. Il limite di esplosione della miscela vapore-aria è compreso tra 2,2% e 15,2% ed è solitamente miscibile con acqua e solventi organici. Può reagire violentemente con l'acido solforico concentrato e l'acido nitrico fumante e persino esplodere. È infiammabile e presenta il pericolo di provocare combustione ed esplosione se esposto a fiamme libere, calore elevato o contatto con ossidanti.
La dimetilacetammide (N,N-dimetilacetammide), nota anche come dimetilacetammide, è un non solvente altamente polare, denominato DMAC. La formula molecolare è C4H9NO, un liquido trasparente incolore, con un punto di ebollizione di 166 gradi, una densità relativa di 0.936 6, un indice di rifrazione di 1,4380, un punto di infiammabilità di 70 gradi e può essere miscelato con acqua, alcool, etere, esteri, benzene, triclorometano e solventi organici composti aromatici.
Il DMF è un solvente organico con proprietà chimiche stabili, alto punto di ebollizione e prestazioni eccellenti. Ad eccezione degli idrocarburi alogenati, può essere miscibile con acqua e con la maggior parte dei solventi organici in qualsiasi proporzione. Per la sua buona solubilità è noto come "solvente universale". Allo stesso tempo, il DMF è anche un importante pesticida e intermedio farmaceutico e un assorbente per vari gas, quindi il DMF ha una vasta gamma di applicazioni.
Nei pesticidi viene utilizzato per sintetizzare il clordimeforme; in medicina viene utilizzato per sintetizzare farmaci come la sulfapiridina, la doxiciclina, il cortisone e la vitamina B6; nel settore petrolchimico viene utilizzato come assorbente di gas per separare e purificare i gas, come l'estrazione del butadiene; in quanto importante solvente organico, il DMF è ampiamente utilizzato nell'industria della pelle nel processo di trattamento superficiale della pelle sintetica PU e nel processo di trattamento superficiale di trasferimento a umido della pelle crosta. Pertanto, le acque reflue scaricate dal processo di produzione dei prodotti chimici di cui sopra contengono una grande quantità di DMF e la sola industria della pelle scarica ogni anno circa 100 milioni di tonnellate di acque reflue contenenti DMF.
Il DMAC è ampiamente utilizzato nelle industrie di lavorazione del petrolio e di sintesi organica. La dimetilacetammide è un solvente importante con buona solubilità per varie resine, in particolare resine poliuretaniche e resine poliimmidiche. Viene utilizzato principalmente come solvente per fibre sintetiche resistenti al calore, film plastici, rivestimenti, medicinali, catalizzatori e filatura di acrilonitrile. Inoltre, può essere utilizzato anche come solvente di distillazione di estrazione per separare lo stirene dalle frazioni, catalizzatore per reazioni, sverniciatore e vari addotti e complessi di solventi cristallini.
DMF e DMAC hanno due gruppi metilici alle estremità delle molecole, il che li rende altamente polari e chimicamente stabili. Non è facile partecipare alle reazioni, il che rende difficile il degrado. Inoltre, il DMF è biologicamente tossico. Se le acque reflue contenenti DMF vengono scaricate nel corpo idrico senza trattamento, ciò porterà inevitabilmente difficoltà alla purezza dei corpi idrici naturali. Se viene effettuato un trattamento biochimico, la sua tossicità inibirà l'attività dei microrganismi durante il processo di trattamento, provocando la disintegrazione e la perdita dei fanghi attivi, che incidono gravemente sull'effetto del trattamento.
Il DMF ha proprietà chimiche stabili, con un valore B/C di 0.065. È difficile da biodegradare, il che inibisce il processo di trattamento biologico delle acque reflue e influisce sull'effetto del trattamento. La tecnologia di trattamento delle acque reflue DMF ha attirato l'attenzione degli operatori ambientali.
Al momento, ci sono pochi rapporti sulla degradazione del solo DMF in patria e all'estero, ma ci sono molti rapporti sul trattamento delle acque reflue contenenti DMF, la maggior parte dei quali utilizza microelettrolisi ferro-carbonio, ossidazione Fenton, estrazione ad assorbimento, distillazione e ossidazione catalitica umida.