膜産業の水質特性
膜産業は有機化学合成産業の分野に属します。膜廃水とは、ナノ濾過、限外濾過、逆浸透などの膜の製造工程で発生する廃水を指します。廃水には主にジメチルホルムアミド（DMF）、ジメチルアセトアミド（DMAC）および有機物が溶解しています。生分解が困難な高濃度の有毒有害な産業排水です。
N,N-ジメチルホルムアミド (DMF) は、軽いアミン臭のある無色の液体です。分子式はC3H7NO、分子量は73.10、相対密度は0.944 5（25度）、融点は-61度、沸点は点は152.8度、引火点は57.78度、蒸気密度は2.51kg/m3、蒸気圧は0.49kPa(3.7mm) Hg 25 度)、自己発火点は 445 度です。蒸気と空気の混合物の爆発限界は 2.2% ～ 15.2% で、通常は水や有機溶媒と混和します。濃硫酸や発煙硝酸と激しく反応し、爆発することもあります。可燃性があり、裸火、高熱、または酸化剤と接触すると、燃焼や爆発を引き起こす危険性があります。
ジメチルアセトアミド (N,N-ジメチルアセトアミド) はジメチルアセトアミドとしても知られ、DMAC とも呼ばれる極性の高い非溶媒です。分子式は C4H9NO で、沸点 166 度、相対密度 0.936 6、屈折率 1.4380、引火点 70 度の無色透明の液体です。水、アルコール、エーテル、エステル、ベンゼン、トリクロロメタン、芳香族化合物有機溶媒と混合してください。
DMFは、化学的性質が安定しており、沸点が高く、優れた性能を有する有機溶媒です。ハロゲン化炭化水素を除いて、水およびほとんどの有機溶媒と任意の割合で混和します。溶解性に優れているため、「万能溶剤」と呼ばれています。同時に、DMF は重要な農薬および医薬品中間体であり、さまざまなガスの吸収剤でもあるため、幅広い用途があります。
農薬では、クロルジメホルムの合成に使用されます。医学では、スルファピリジン、ドキシサイクリン、コルチゾン、ビタミン B6 などの薬物の合成に使用されます。石油化学では、ブタジエン抽出などのガスを分離および精製するためのガス吸収剤として使用されます。 DMF は重要な有機溶剤として、PU 合成皮革の表面処理プロセスやスプリットレザーの湿式転写表面処理プロセスにおいて皮革産業で広く使用されています。そのため、上記化学製品の製造工程から排出される排水には多量のDMFが含まれており、皮革産業だけでも年間約1億トンのDMFを含む排水が排出されています。
DMAC は石油処理および有機合成産業で広く使用されています。ジメチルアセトアミドは、各種樹脂、特にポリウレタン樹脂やポリイミド樹脂に対する溶解性に優れた重要な溶剤です。主に耐熱合成繊維、プラスチックフィルム、塗料、医薬品、触媒、アクリロニトリル紡糸の溶剤として使用されます。また、留分からスチレンを分離するための抽出蒸留溶媒、反応触媒、塗料剥離剤、各種結晶性溶媒付加物や錯体としても使用できます。
DMF と DMAC は分子の末端に 2 つのメチル基を持っているため、極性が高く、化学的に安定しています。これらは反応に参加しにくいため、分解が困難になります。さらに、DMF は生物学的に有毒です。 DMF を含む廃水を処理せずに水域に放出すると、必然的に天然水域の純度が低下します。生化学処理を行うと、その毒性により処理過程で微生物の活動が阻害され、活性汚泥の崩壊・消失が生じ、処理効果に重大な影響を及ぼします。
DMF は安定した化学的性質を持ち、B/C 値は 0.065 です。生分解されにくいため、廃水の生物処理プロセスが阻害され、処理効果に影響を与えます。 DMF排水処理技術は環境関係者から注目を集めています。
現在、DMF 単体の分解については国内外で報告が少ないが、DMF を含む廃水の処理については多くの報告があり、その多くは鉄炭素微量電解、フェントン酸化、抽出吸着、蒸留、湿式接触酸化。