三聚氰胺废弃物处理方法研究

【摘要】近几年人们对环境的保护意识在不断地增强，对如何处理三聚氰胺生产中的废弃物也在不断地探索和研究。在这个过程中也取得了不少的成果。本文介绍了尿素热解生成三聚氰胺产生废弃物的主要成分，通过对废弃物化学成分的认定，探讨了生物脱氮法、吹脱气提法和离子交换法处理废弃物效果。

【关键词】三聚氰胺；废弃物；处理方法

1、三聚氰胺性质

三聚氰胺（英文名：Melamine），是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。简称三胺，俗称蜜胺、蛋白精，又叫2 ，4，6-三氨基-1，3，5-三嗪、1，3，5-三嗪-2，4，6-三胺、2，4，6-三氨基脲、三聚氰酰胺、氰脲三酰胺。化学式C3H6N6，相对分子质量 126.15。

三聚氰胺性状为纯白色单斜棱晶体，不可燃，无味，低毒，密度1.573g/cm3（16℃）。常压熔点354℃，急剧加热则分解；快速加热升华，升华温度300℃。在水中溶解度随温度升高而增大，在20℃时，约为3.3 g/L，即微溶于冷水，溶于热水，极微溶于热乙醇，不溶于醚、苯和四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。呈弱碱性（pH值=8），与盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等都能形成三聚氰胺盐[3]。三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂（MF）的原料，还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。

2、生产三聚氰胺原理

生产三聚氰胺的原料有两种，一种是尿素，另一种是双氰胺。由于双氰胺的原料碳氮化钙来自耗能很大的电石，用双氰胺流程生产三聚氰胺的各项指标较尿素流程要高70%以上，因此目前大部分生产都以尿素为原料，通过尿素热解生成三聚氰胺的化学反应为：

尿素在被加热的过程中其化学性质又相对活泼，能够发生的副反应很多，主要的副产物有缩二脲、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰胺的共聚物蜜伯胺和其高聚物蜜勒胺和蜜异。合成三聚氰胺的主要副反应方程式为：

由上述反应式可知，在得到目标产物三聚氰胺的同时，也产生了许多所不需要的废弃物，出于对环境的保护，废弃物的有效处理的问题需要得到高度的重视。

3、废弃物中主要成分

3.1三聚氰酸

三聚氰酸；1，3，5-三嗪-2，4，6-（1H，3H，5H）三酮；S-三嗪-2，4，6-三醇；氰尿酸，分子式：C3H3N3O3分子质量：129.07，密度1.768（0℃）；2.500（无水物），熔点（℃）：360（分解），基本无毒，白色结晶。约在330℃解聚为氰酸和异氰酸。从水中析出者含有2分子结晶水，相对密度1.768（0℃），在空气中失去水分而风化；从浓盐酸或硫酸中析出者为无水结晶。1g能溶于约200 mL水，无气味，味微苦。该品还以酮式（或异氰尿酸）形式存在。三羟基的互变异构体通常具有芳香性而会主导。溶于热水；热醇；吡啶；浓盐酸及硫酸而不分解，也溶于氢氧化钠和氢氧化钾水溶液，不溶于冷醇；醚；丙酮；苯和氯仿。用于有机合成。常用作漂白剂、杀菌剂或是除草剂的成分或原料。

3.2三聚氰酸一酰胺

又称（氰尿酰胺/里尿酸）Ammelid； 无色针状晶体。难溶于水，不溶于乙醇、乙醚、醋酸，能溶于碱液、无机酸。与浓硫酸共热，即水解成氰尿酸（三聚氰酸，Cyanuric acid）与氨。

3.3三聚氰酸二酰胺

英文名：ammeline；cyanurodiamide，又称氰尿二酰胺。无色针状晶体（由碳酸钠溶液重结晶）。难溶于水，不溶于乙醇、乙醚、醋酸，能溶于碱液、无机酸。与浓硫酸共热，即分解成氰尿酰胺（ammelide，三聚氰胺、三聚氰酰胺、蜜胺）与氨。本品由双氰胺（dicyandiamide）与尿素在氰酸钾存在下加热制取。可用作合成树脂的原料。

3.4其他成分

废弃物中除了上述成分外，还有一些氨氮物质，即水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4）形式存在的氮。

4、废弃物处理方法

4.1生物脱氮法

生物脱氮的基本原理在于在有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮再通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气从水中逸出，从而达到除去氮的目的。生物处理对氨氮的降解彻底运行费用低，是目前应用最为广泛的脱氮技术。

4.2吹脱气提法

废水中氨氮通常以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）的状态保持平衡而存在，当PH为中性时，氨氮主要以铵离子（NH4+）形式存在。当PH为碱性时，氨氮主要以游离氨（NH3）的状态存在。吹脱法是通过调节废水的PH值控制水温布水负荷及气相比，利用空气或蒸汽吹脱的物理作用将氨氮从液相向气相转移从而降低废水中氨氮的含量，该方法是处理氨氮废水实际工程中常用的方法之一。陈建军等研究吹脱法除氨氮得出结论： pH越大吹脱效果越好，考虑到碱的消耗因素，pH在11～12 之间比较适宜；吹脱强度越大吹脱效果越好，但是要根据废水的实际水质和运行费用等因素综合考虑，选取适当的吹脱强度；随着吹脱时间的增大，去除率增大，但是随着氨氮浓度的降低，吹脱效果也降低。

4.3离子交换法

离子交换法（ion exchange process）是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。离子交换法是以圆球形树脂（离子交换树脂）过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透（RO）处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。

5、认识

一是三聚氰胺生产废弃物的处理方法不多，处理的效果也还有待加强。

二是目前超滤系统仍存在些技术上的问题有待进一步的优化。

三是需要将生物、物理和化学方法相结合处理废弃物。

参考文献

[1]王俊旭.三聚氰胺的绿色生产技术[J].精细与专用化学品，2003，21：16-18.

[2]陈建军，刘勤亚，刘振鲁.三聚氰胺废水治理的实验研究[J].杭州电子科技大学学报，2008，28（3）：81-84.