8-羟基喹啉生产废水的资源化处理与钴回收技术

8-羟基喹啉是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于医药、农药、金属螯合剂等领域，其生产废水具有成分复杂、毒性高、COD浓度高、含钴量高的特点——废水中不仅含有未反应的原料（如邻氨基酚、甘油）、中间体及副产物，还因生产过程中使用钴盐（如乙酸钴）作为催化剂，存在大量钴离子（Co²⁺），这类废水若直接排放，会造成严重的环境污染；而通过资源化处理实现钴回收与废水达标排放，兼具环境效益与经济效益，核心技术路线围绕预处理破络、钴高效分离回收、深度处理达标三个环节展开。

一、8-羟基喹啉生产废水的水质特征

明确废水水质是制定处理方案的前提，典型8-羟基喹啉生产废水的核心水质指标如下：

1. 污染物指标：COD浓度为5000~20000mg/L，BOD₅/COD比值＜0.2，属于难生物降解废水；含有邻氨基酚、8-羟基喹啉等酚类物质，毒性强，会抑制微生物活性；

2. 金属离子指标：钴离子浓度为50~500mg/L，钴以络合态为主（与8-羟基喹啉、有机酸形成稳定螯合物），直接沉淀难以去除；

3. 其他指标：pH为3~5（酸性），含盐量高（Cl⁻、SO₄²⁻浓度可达1000~5000mg/L），部分废水含少量有机溶剂（如乙醇、甲苯）。

二、核心技术路线：预处理破络+钴回收+深度处理

1. 预处理：破络与水质调节，解除钴的络合束缚

废水中的钴离子与8-羟基喹啉等有机物形成稳定络合物，常规化学沉淀法难以将其解离，预处理的核心是破坏络合结构，释放游离Co²⁺，同时降低废水毒性、提升可生化性。

酸化-氧化破络工艺

酸化调节：向废水中投加浓硫酸，将pH调至1~2，利用酸性条件削弱络合物的稳定性，使部分络合态钴解离为游离态；

高级氧化破络：采用芬顿氧化（Fe²⁺+H₂O₂） 或臭氧氧化技术，利用·OH自由基的强氧化性，破坏有机物的螯合基团（如羟基、氨基），彻底解除钴与有机物的络合束缚。

芬顿氧化参数：Fe²⁺投加量为0.05~0.1 mol/L，H₂O₂与Fe²⁺摩尔比为3:1~5:1，反应时间60~90 min，COD去除率可达30%~40%，同时破络率＞90%；

优势：成本低、操作简便；缺点：会产生铁泥，需后续处理。

超声辅助破络工艺

针对低浓度络合钴废水，可采用超声联合酸化破络：超声的空化效应能产生局部高温高压，加速络合物分子键断裂，破络效率提升20%~30%，且无需添加化学药剂，污泥产量少。

2. 钴回收技术：高效分离钴资源，实现资源化利用

破络后废水中的钴以游离态存在，可通过多种技术实现回收，核心目标是钴回收率＞95%，回收产品纯度达标，主流技术如下：

化学沉淀法：回收氢氧化钴/碳酸钴（低成本工业化路线）

中和沉淀：向破络后的废水投加NaOH或Ca(OH)₂，将pH调至8.5~9.5，游离Co²⁺与OH⁻结合生成氢氧化钴（Co(OH)₂） 沉淀；或投加Na₂CO₃，生成碳酸钴沉淀。

固液分离：通过板框压滤机或离心分离机分离沉淀，沉淀经洗涤、干燥后，可作为钴盐生产原料；上清液进入后续深度处理。

优化措施：投加聚丙烯酰胺（PAM）作为助凝剂，加速沉淀颗粒聚集，提升固液分离效率；采用分步沉淀法，先去除铁、铜等杂质离子，再回收钴，提升产品纯度。

优势：工艺简单、成本低、适合大规模废水处理；缺点：回收产品纯度较低（纯度85%~90%），需进一步提纯。

溶剂萃取法：回收高纯度钴盐（高附加值路线）

针对钴含量较高的废水（Co²⁺＞200mg/L），溶剂萃取法可实现钴的高效富集与提纯，核心是选择适配的萃取剂。

萃取剂选择：优先选用磷酸类萃取剂（如P204、P507） 或螯合类萃取剂（如LIX 84-I），P507对钴的选择性强，可在pH4~5的条件下实现钴与杂质离子（Fe³⁺、Cu²⁺）的分离；

萃取-反萃流程：

萃取：有机相（P507+煤油）与水相（废水）按体积比1:1~1:3混合，逆流萃取2~3级，钴萃取率＞98%；

反萃：用硫酸溶液（浓度1~2 mol/L）反萃负载有机相，得到高浓度硫酸钴溶液；

提纯结晶：硫酸钴溶液经蒸发浓缩、冷却结晶，得到工业级硫酸钴晶体（纯度＞99%）。

优势：回收产品纯度高、附加值高；缺点：萃取剂成本高、易挥发损耗，需配套溶剂回收装置。

膜分离法：钴的浓缩与回收（清洁化技术）

采用纳滤（NF） 或反渗透（RO） 膜，利用膜的截留特性，将游离Co²⁺与水、小分子有机物分离，实现钴的浓缩。

纳滤浓缩：纳滤膜可截留二价及以上离子，对Co²⁺的截留率＞95%，透过液可进入生化处理系统；浓缩液中钴浓度提升至5~10g/L，可直接用于制备钴盐；

优势：无化学药剂添加、无污泥产生、操作自动化；缺点：膜易受污染（需预处理降低COD），设备投资成本高。

电解法：直接回收金属钴（高纯度路线）

对破络后的废水进行电解，以钛板为阳极、不锈钢板为阴极，在电流密度50~100 A/m²、pH 4~5的条件下，Co²⁺在阴极得到电子，还原为金属钴单质，回收率＞98%，产品纯度可达99.5%以上。

优势：产品纯度极高；缺点：能耗高，适合小批量高浓度钴废水处理。

3. 深度处理：废水达标排放，实现零污染

钴回收后的废水仍含有较高浓度的COD、酚类物质及少量盐分，需进行深度处理，使其达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB 21904-2008）或地方排放标准。

生化处理：降解有机污染物

因废水毒性仍较高，需采用预处理-生化组合工艺：

水解酸化预处理：将废水pH调至6~7，在水解酸化菌作用下，分解大分子有机物为小分子，BOD₅/COD比值提升至0.3以上，增强可生化性；

厌氧-好氧联合处理：采用UASB（上流式厌氧污泥床）+MBR（膜生物反应器）工艺，UASB降解高浓度COD（去除率60%~70%），MBR进一步去除剩余有机物（COD去除率＞80%），出水COD可降至100 mg/L以下。

深度氧化+吸附：去除残余污染物

生化出水若仍不达标，需进行深度处理：

臭氧-活性炭联合工艺：臭氧氧化分解残余酚类物质，活性炭吸附小分子有机物，最终出水COD＜50mg/L，酚类物质浓度＜0.5mg/L；

膜蒸馏脱盐：针对高含盐废水，采用膜蒸馏技术脱除盐分，出水水质满足回用要求，实现废水资源化。

三、技术集成与应用案例

实际工程中，需根据废水水质、处理规模及回收目标，选择技术集成方案：

1. 中小型企业低成本方案：酸化-芬顿破络 → 化学沉淀回收氢氧化钴 → 水解酸化+MBR生化处理 → 达标排放；

2. 大型企业高附加值方案：超声-酸化破络 → 溶剂萃取回收硫酸钴 → UASB+MBR生化处理 → 臭氧-活性炭深度处理 → 废水回用。

应用成效：某8-羟基喹啉生产企业采用“芬顿破络+P507萃取+MBR深度处理”工艺，处理水量50m³/d，钴回收率达98%，回收硫酸钴晶体产值覆盖处理成本的60%；最终出水COD＜50mg/L，钴浓度＜0.5mg/L，达到排放标准并实现废水回用。

四、关键问题与优化方向

1. 破络效率提升：开发新型高效破络剂（如螯合树脂、离子液体），降低破络成本与污泥产量；

2. 钴回收产品升级：优化萃取与结晶工艺，制备电池级钴盐（如硫酸钴、氯化钴），提升产品附加值；

3. 资源化与无害化协同：推动废水处理与钴回收的一体化设计，实现“废水达标排放+钴资源循环利用”的双重目标。

8-羟基喹啉生产废水的资源化处理需通过破络-回收-深度处理的协同技术路线，既能有效回收钴资源创造经济效益，又能实现废水达标排放，是精细化工废水处理的典型资源化模式。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/