Introduction au traitement des eaux usées dans le cadre du PGDN

N-Méthylpyrrolidone (NMP)

La N-méthylpyrrolidone, ou NMP, est un composé organique dont la formule chimique est C₅H₉NO. Il se présente sous la forme d'un liquide transparent incolore à jaune clair avec une légère odeur d'ammoniac. Le NMP se mélange complètement à l'eau dans n'importe quel rapport et est également soluble dans l'éther, l'acétone, les esters, les hydrocarbures halogénés, les solvants aromatiques et presque tous les autres solvants organiques.

Le NMP est un solvant aprotique polaire connu pour son point d'ébullition élevé, son fort pouvoir de dissolution, sa faible viscosité et son excellente stabilité chimique et thermique. Dans l'industrie électronique, il est largement utilisé pour dissoudre les matériaux d'électrode dans les processus de revêtement des batteries au lithium. Dans la fabrication de produits chimiques, il sert d'agent d'extraction efficace, et dans les peintures et les encres, il joue le rôle de solvant clé. Cependant, les eaux usées générées par l'utilisation des NMP sont difficiles à traiter et présentent de graves risques pour l'environnement en cas de mauvaise manipulation. Il est essentiel de gérer correctement les eaux usées des NMP.

1. Processus de production des NMP

1.1 Matières premières : Gamma-Butyrolactone (GBL) et méthylamine

Le GBL réagit avec la méthylamine à une température et une pression contrôlées. Le groupe amino de la méthylamine attaque le groupe carbonyle du GBL, formant un intermédiaire qui subit un réarrangement intramoléculaire pour produire du NMP. Cette réaction en phase liquide nécessite des catalyseurs (par exemple, des catalyseurs alcalins) pour accélérer le processus et améliorer le rendement.

1.2 Conditions de réaction

Température : 150-200°C

Pression : 2-5 MPa

Durée de la visite : 3-5 heures

La progression de la réaction est contrôlée par le suivi de la consommation de matières premières et de la formation du produit.

1.3 Séparation et purification

Après la réaction, les matières premières et les sous-produits n'ayant pas réagi sont éliminés par distillation sous vide. Le NMP brut est ensuite raffiné par distillation pour obtenir un NMP de haute pureté.

2. Sources des eaux usées des PGDN

2.1 Processus de production

Lavage de l'eau : le lavage de l'eau après la production élimine les impuretés et les catalyseurs, ce qui génère des eaux usées contenant des traces de NMP, des sous-produits et des catalyseurs résiduels.

Nettoyage de l'équipement : L'eau utilisée pour nettoyer les équipements de production (lors de l'entretien ou de changements de produits) se mélange aux résidus de NMP, ce qui crée des eaux usées contaminées.

2.2 Industrie des piles au lithium

Enrobage d'électrodes : Le NMP est utilisé comme solvant dans le revêtement des électrodes. Pendant le séchage, une partie du NMP s'évapore et est capturée dans les systèmes d'épuration, formant des eaux usées de pulvérisation contenant du NMP.

Nettoyage des sols : L'eau utilisée pour nettoyer les déversements de substances contenant des NMP dans les zones de production devient également une eau usée.

2.3 Fabrication de produits chimiques (par exemple, production d'aramide)

Traitement des polymères : Le NMP dissout les polymères pendant la synthèse de l'aramide. Le lavage post-réaction et le traitement des fibres (par exemple, étirement, rinçage) génèrent d'importants volumes d'eaux usées de NMP.

Autres utilisations : Les eaux usées des NMP proviennent également de la récupération des solvants, de la purification des produits et du nettoyage des équipements dans d'autres procédés chimiques.

3. Caractéristiques des eaux usées des PGEN

3.1 Concentration élevée

DCO (demande chimique en oxygène) : Dépasse généralement 5 000 mg/L en raison du NMP et d'autres impuretés organiques.

Azote ammoniacal : Dépasse souvent 500 mg/L en raison de la présence de composés hétérocycliques contenant de l'azote.

Faible biodégradabilité : une DCO élevée et une composition complexe rendent le traitement biologique difficile.

3.2 Biotoxicité

Le NMP inhibe la croissance microbienne et l'activité enzymatique, perturbant ainsi les processus de traitement biologique.

3.3 Persistance dans l'environnement