合成香料
用单离、半合成和全合成方法制成的香料。用物理或化学的方法从精油中提取出的香料称为单离香料，如从丁香油中得到的丁香酚；利用某种天然成分经化学反应使结构改变后所得到的香料称为半合成香料，如利用松节油中的蒎烯制得的松节醇；利用基本化工原料合成的称全合成香料（如由乙炔、丙酮等合成的芳樟醇）。
合成香料工业创始于19世纪末。早期从天然产物中所含的芳香化合物，如冬青油中的柳酸甲酯、苦杏仁油中的苯甲醛、香荚兰豆中的香兰素和黑香豆中的香豆素等人工合成香料并实行工业化生产。稍后，紫罗兰酮和硝基麝香等的出现，也是合成香料发展中的重要里程碑。由于天然精油生产受自然条件的限制，加上有机化学工业的发展，自20世纪50年代以来合成香料发展迅速，一些原来得自精油的萜类香料如芳樟醇、香叶醇、橙花醇、香茅醇、柠地醛等已先后用半合成法或全合成法投入生产，产量相当可观。此外，还有一系列在自然界未曾发现的新型香料如铃兰醛、新铃兰醛、五甲基三环异色满麝香等陆续出现。这类香料对新香型香精的调配有重要作用，目前常用的品种不少于2000种。
合成香料分为单离香料和合成香料。
单离香料使用物理或化学的方法从天然香料中分离出来的单体香料化合物称为单离香料。例如，在薄荷油中含70-80%左右的薄荷醇，用重结晶的方法从薄荷油中分离出来的薄荷醇就是单离香料，俗称薄荷脑。由于天然精油分离出来的单离香料，绝大多数用有机合成的方法可合成出来，因此，单离香料与合成香料，除来源不同外，并无结构上的本质区别。
合成香料通过化学合成的方法制取的香料化合物称为合成香料。目前世界上合成香料已达5000多种，常用的产品有400多种。合成香料工业已经成为精细有机化工的重要组成部分。
合成香料分类方法主要有两种：一种是按官能团分类，分为酮类香料、醇类香料、酯、内酯类香料、醛类香料、醚类香料以及其它香料；另一种是按碳原子骨架分类，分为芳香类、脂族类、含氮、喊硫、杂环和稠环类以及合成麝香类。
合成香料在生产过程中，使用大量的易燃液体及其他各种化学危险品。一旦发生跑料等事故，危险性很大。合成香料涉及的化学反应较多，如氧化、还原、酯化、硝化、醚化、氢化等。其原料或产物多是易燃易爆危险品，有的反应激烈，容易出现反应异常的情况，产生爆炸和燃烧等事故。因此，对反应条件控制要求较高。
①氧化反应采用臭氧氧化法时，臭氧遇热和遇金属氧化物等催化剂会迅速分解，产生大量热量而发生爆炸。其反应温度偏高时易发生猛烈反应，使反应失去控制而发生爆炸。所以使用臭氧的过程中，必须保证严格控制温度，保证设备洁净。原料规格必须符合要求，以防杂质的混入，促使臭氧分解而发生危险。易燃物质在臭氧存在下特别容易燃烧，自燃点也会降低。因此，在使用臭氧的场合必须禁止使用明火，严防高温。反应过程中还会产生容易爆炸的过氧化物。若发现有过氧化物存在，须用还原剂（如硫酸亚铁等）予以消除。应保证设备密封，安装泄压防爆片，泄压管道应通至室外安全地点。
②加氢还原反应是以雷尼镍和钯黑等作催化剂，容易引起燃烧和爆炸事故。活化后的催化剂雷尼镍和钯黑极易发生自燃。氢气是易燃气体，可能与空气混合达到爆炸极限。釜内在通入氢气前，应先通氮气排出空气；然后再通氢气。并保证设备完好，以防止氢气泄漏。还应装保险装置。电气设备应符合防爆要求。
③硝化反应是硝酸与有机物的反应。硝酸是强氧化剂，其反应的产物硝基化合物，易分解爆炸，反应危险性较大。在香料生产中，硝基麝香的制造是必不可少的反应。在生产过程中，应严格控制硝酸的浓度。在混酸的过程中，硝酸的滴加速度不可太快，若发现温度异常，应停止加硝酸，并用冷冻盐水冷却。硝化时应严格控制反应温度，温度计要准确可靠。反应温度与反应规定的温度之差不得误差±1℃。设备必须定期检查，切忌渗漏。若有水渗入，物料浓度因此而稀释，会导致反应异常。要保证搅拌的正常运转，反应中途不得停止。如停电等特殊情况下，必须立即停止投料。同时，用手盘，转动皮带，使搅拌持续至料反应完毕。如遇冷冻系统故障等异常情况，必须立即停止投料。如温度还继续升高，应紧急放料防止出现危险。
合成香料是香料香精行业重要的组成部分。在合成香料生产过程中所产生的废水中含有大量的有机物质，其COD通常高达几万mg/L以上，且色度高、毒性大、难生化降解，属于典型的高浓度难降解有机废水。过去对高浓度的香料废水的处理大都采用化学法和物理生化法。而这两种方法都存在一定的局限性或不足。化学法处理香料废水存在出水不能稳定达标、运行费用高等问题，目前基本还处于实验室研究阶段；物理生化法基本上也存在同样的问题。
一、废水来源及水质
1、废水来源
合成香料主要以石油化学制品、煤加工副产品、植物精油等为原料，用有机合成的方法制取。
目前世界上合成香料的品种已有5000多种，常用400余种。合成香料工业已成为现代精细化工领域中的一个重要组成部分。我国生产的合成香料中，香兰素、香豆素和洋茉莉醛等品种在世界上占有很重要的地位，但这些香料属于污染型产品，在生产制造过程中使用大量的有毒有害化工原料和高温高压的工艺，因此三废排放量较大，导致环境污染和生态失衡，因此必须在保护环境、治理三废等方面加大力度。
废水主要是由设备清洗、萃取分离、缩合、水解、甲苯结晶、地面冲洗等环节产生的。
2、废水水质
1）废水种类多、成分复杂。合成香料生产过程产生的废水种类很多，每一种废水水质成分、浓度因原料和工艺而异，既有香料、香料副产品、降解物，还有原辅材料，且含有大量有毒有害物质如甲苯、苯甲醛等，水中污染物成分复杂，色度高，多数有强烈刺激性气味，是目前最难处理的废水之一。
2）排放无规律。除少部分洗水连续溢流排放外，其余废水多为间歇集中排放。
3）水量、水质变化大。由于废水成分、浓度各异，且排放无规律，造成合成香料废水排放量、水质变化很大且无规律可循。
二、香料废水处理技术简介
现代废水处理技术按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物化学处理法。
随着经济的发展，工业化程度的提高，排放水质越来越复杂且难于控制，同时人们的环境保护意识越来越强，新的环境法规不断出台，对于废水排放要求也越来越高，这些都促使科研工作者不断研究出废水处理的新技术、新工艺，熟悉和了解国内外工艺，辩证地分析其利弊，选择适用的新技术，这对我国的废水治理有着重要的意义。
1、物理法
物理法主要包括萃取法和吸附法。
液膜技术近年来发展较快，它有很好的经济和环境效益。
1）萃取法
溶剂萃取又称液液萃取，是一种利用不溶或者难溶于水的溶剂将污染物分子从水溶液中提取、分离和富集有用物质的分离技术。液膜技术近年来发展较快，它有很好的经济和环境效益，主要有物理萃取法和络合萃取法。
2）活性炭吸附
活性炭吸附法的主要问题是不易脱附、再生困难，工业上常用高温热再生，炭的损失较大（5%-10%），再生后吸附能力下降10%-15%，且排出的废水常常带有酸性腐蚀性气体，因而对设备腐蚀较严重。
3）树脂吸附
近年来，树脂法处理有毒有机化工废水逐渐成为国内外废水处理和资源化的热点课题之一。树脂吸附法具有以下特点:适用范围宽，废水中有机物浓度大到几万mg/L，小到几mg/L，均可用此法处理，且在非水体系中也可应用；吸附效率高，脱附再生容易，树脂性能稳定，使用寿命长；工艺合理操作简便，资源化过程能耗低，不需高温高压，固液容易分离；在水体中不会引入新的污染物，易于实现工业化。
4）液膜分离技术
该技术是一种高效、快速并能达到专一分离目的的新技术，具有不涉及相变、无二次污染、操作方便、维持费用低等优点。国内外已经有一些应用，用液膜法处理磷酸盐废水，取得较为理想的效果，但由于该技术复杂、成本高，目前工业规模应用较少，我国现在仍处于实验室向工业应用的过渡阶段。
2、化学法化学法
主要利用化学反应的作用，转化、分离、回收或处理废水中的污染物质。
1）催化氧化法
根据催化剂的不同，催化氧化法可分为湿式氧化法、Fenton试剂氧化法、臭氧氧化法、二氧化氯氧化法和光催化氧化法。
A、湿式氧化法是在一定的温度和压力条件下，向废水中通入氧气或空气，将水中的有机物分解为氮气、水蒸气、二氧化碳、灰分及残存有机物的方法。由于该法须在高温高压下进行，因此对设备和安全提出了很高的要求，这在一定程度上影响了它在工业上的应用。
B、Fenton试剂是由过氧化氢和二价铁盐以一定比例混合组成的一种强氧化剂。反应中产生的一种氧化能力很强的自由基，可以破坏苯环，形成脂肪族化合物，从而消除芳香族化合物的生物毒性，改善废水的生物降解性能。但在实际应用中，过氧化氢价格较高，使其推广应用受到限制，到目前为止在国内外还未见工业化应用报道。
C、臭氧对难降解有机物质的氧化通常是使其环状分子的部分环或长链分子部分断裂，从而使大分子物质变成小分子物质，生成为易用于生化降解的物质，提高了废水的可生化性。臭氧氧化法因成本等原因，国内很少单独使用。
D、二氧化氯是一种新型高效氧化剂，性质极不稳定，遇水能迅速分解，生成多种强氧化剂。
这些氧化物组合在一起产生多种氧化能力极强的自由基。它能激发有机环上的不活泼氢，通过脱氢反应生成自由基，成为进一步氧化的诱发剂，直至完全分解为无机物。比一般其他方法简单且费用低廉，是一种经济实用的废水预处理方法。
E、光氧化分为光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化。用光敏化半导体为催化剂处理有机废水，是近年来有机废水催化净化技术研究较多的一个分支领域。
2）絮凝法
絮凝法在水处理领域应用较早，是废水处理常用方法之一，该法具有使用简单、设备投资少、处理效果好、能有效降低废水ＣＯＤ、成本较低等优点。絮凝剂的好坏直接影响处理效果，开发低成本、无毒害、高效率的絮凝剂是当前研究的重要方向，并向着天然、复合复配和非金属方向发展。混凝沉淀法作为一种经济的废水预处理方法被广泛应用。
焚烧法
废水的焚烧有一定的热值要求，一般在105kj/kg以上。当废水热值不高，或水量较大时，日常燃料消耗量较大，目前此法国内尚未推广使用。
微电解法
微电解法的原理是当碳铁合金的铸铁浸入水中，构成无数个FEC微原电池，在酸性溶液中，阴极反应所产生的氢与废水中许多物质发生还原反应，破坏水中污染物原有结构，使其易被吸附或絮凝沉淀；阳极铁被氧化成二价或三价铁，在碱性条件下生成Fe（OH）2和Fe（OH）3絮状沉淀，能吸附水中悬浮物，有效地去除废水中的污染物，使废水净化。
3）生物化学处理法
根据作用微生物的不同，生物处理法主要有好氧生物处理、厌氧生物处理、光合细菌生物处理等。
好氧生物处理法
好氧生物处理法主要分为活性污泥法和生物膜法两类。
活性污泥法
活性污泥法是当前应用最广泛的一种生物处理技术，其运行方式很多，主要有传统活性污泥法、阶段曝气法、生物吸附法、完全混合法、延时曝气法、渐减曝气法。为了进一步提高活性污泥法的处理效果，丰富净化功能，简化设备和方便运转，近年来活性污泥法在技术上有了不少的改进，如用氧气代替空气和纯氧曝气法、深水曝气法、向曝气池投加粉末活性碳、两级活性污泥法（吸附+传统活性污泥法或ＡＢ法）、间歇式活性污泥法（ＳＢＲ法）等，还进一步研究关于活性污泥法脱氮、除磷、脱色、除臭和絮凝剂的应用[14-16]。
生物膜法
生物膜法是废水好氧生物处理法的一种，是指使废水流过生长在固定支承物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相间的物质交换，降解废水中有机污染物的方法。用生物膜法处理水的构筑物有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化法等。
光合细菌生物处理法
光合细菌可以利用光能进行高效的能量代谢，在有氧条件下分解有机物，通过氧化磷酸化取得能量，并且伴随生长条件的变化而灵活地改变代谢类型。
三、废水处理新技术
1、高效降解菌的应用
实验已经表明，在生化处理系统中投加高效降解菌可大幅度提高降解能力，尤其能提高难分解有机物的分解率。运用原生质体融合和基因工程技术创建高效工程菌，为污水处理开辟了广阔的前景。目前主要有组建带有多个质粒的新菌株、降解性质粒ＤＮＡ的体外重组、质粒分子育种、原生质体融合等几种技术。
2、超声波技术的应用
超声波技术在废水处理中的应用是近几年发展起来的，其作用原理是在超声波的作用下加速分子的热运动，破坏有机物胶粒的稳定性，使之与混凝剂更有效地进行混凝，同时可改变废水中有机物的性能，提高了废水的可生化性，因此此技术常用于生化前的预处理。
3、磁分离法
磁分离法是近年来发展起来的一种水处理新技术，它是向废水中投加磁种和混凝剂，利用磁种的剩磁，在絮凝剂同时作用下，使颗粒相互吸引而聚结长大，加速悬浮物的分离，然后用磁分离器除去有机污染物。国外高梯度磁分离技术已经从实验室走向应用。
4、超临界水氧化法
超临界水氧化技术是将水的温度和压力升高到临界点以上时，就会处于一种既不同于气态，也不同于液态或固态的流体态，即超临界，该状态下的水即为超临界水。超临界流体具有类似气体的良好的流动性，同时密度又远大于气体，因此具有许多独特的理化性质。超临界水的介电常数与常温常压下的极性有机溶剂相似，所以可与一些有机物以任意比例互溶。同时，一般在水中溶解度不大的气体也可与超临界水混溶，以均相状态存在。在水的超临界状态下，通过氧化剂氧气、臭氧等完全氧化有机物，反应温度高，速度快，可在几秒钟内将有机物氧化成二氧化碳和水，效率高。目前欧美一些发达国家已将超临界水氧化技术实现了工业化，我国在这方面的研究较少，大多处于实验阶段。
5、电极生物膜法
结合生物法和电化学法发展起来的电极生物膜法具有脱氮效率高、运行管理方便、处理费用低廉等优点。电极生物膜法的原理是采用固定化技术将提纯的反硝化菌固定在阴极表面，在低压直流电作用下，阴极产生氢。在酶的催化作用下，阴极表面的反硝化菌以电解产生的氢气为电子供体，发生反硝化反应使硝酸盐氮还原。
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