專利名稱：采用鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)預處理含硝基苯廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化學技術及資源化利用領域，涉及預處理含硝基苯廢水的方法。
背景技術：
硝基苯是一種疑似致癌人工合成有機物，不僅對水生生態(tài)系統(tǒng)有毒害作用，還能引發(fā)高 鐵蛋白血紅癥，使人體神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和肝脾發(fā)生病變。在我國，長江、黃河、松花江、 淮河等主要水體中均有硝基苯檢出。飲用水中含有硝基苯，不僅違反生活飲用水的衛(wèi)生標準， 而且對人體健康構成嚴重威脅。由于硝基苯可生化性差，實際廢水處理中多采用物化法對高 濃度含硝基苯廢水進行預處理，以降低對生化池的沖擊負荷。目前，采用電化學法耗電多、 能耗大，應用范圍較窄；采用催化氧化法存在催化劑與廢水性質是否匹配問題，可操作性差； 采用活性炭吸附法不僅需要妥善處理吸附飽和后的活性碳，而且傳統(tǒng)的活性炭吸附劑在吸附 效率、再生條件以及材料的機械強度和使用壽命等方面也不太理想；采用零價鐵還原法雖然 處理效果好，但預先調節(jié)廢水pH需消耗大量NaOH，成本較高，且對設備抗腐蝕能力要求較 高，工業(yè)推廣具有一定的局限性。因此有必要尋求一種新的高效的硝基苯廢水預處理工藝。
研究發(fā)現(xiàn)， 一定條件下，利用Fe^在某些鐵氧化物如綠銹、硫化鐵、磁鐵礦等表面上的 特殊吸附作用，并借助Fe F^+的相互轉化中F一的還原性，可以對某些環(huán)境污染物進行還 原降解，其中包括典型的有毒有機化合物硝基苯。這說明Fe^-鐵氧化物體系在一定條件下對 于某些有機污染物具有相當高的反應活性，而文獻中也指出，F(xiàn)e^/F^+系統(tǒng)之間的電子轉移 反應可以覆蓋全部的水的氧化還原電位范圍(-0.5—l.lV)，因此Fe^-鐵氧化物系統(tǒng)在還原降解 水體中有機物方面的應用價值不容忽視。
采用鋼渣這種在生鐵煉鋼過程中產生的廉價含鐵廢棄物作為主要的資源循環(huán)利用對象， 建立了一個新型的同時也具有以上還原降解有機物特性的Fe^-鋼渣系統(tǒng)，對含硝基苯廢水進 行預處理。結合實驗室內探討厭氧條件下該系統(tǒng)對于典型有毒有機污染物硝基苯及其中間降 解產物的還原降解作用，尋求一種廉價的可用于處理含硝基苯廢水的工藝，在資源循環(huán)利用 和廢水處理技術方面均具有很大的推廣價值。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種簡便有效、成本低廉的高效預處理含硝基苯廢水的方法，解決
3現(xiàn)有零價鐵還原工藝中的上述缺點。
為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案如下-
本發(fā)明對該工藝進行改進，使用鋼渣這種含鐵豐富的煉鋼工業(yè)廢棄物代替NaOH加入到 廢水中，利用鋼渣自身溶出Ca成分使水體pH升高；并通過投加FeCl2，利用厭氧或缺氧條 件下鋼渣一F^+體系具有吸附、還原等作用對硝基苯進行還原轉化預處理，從而在較短時間
內實現(xiàn)鋼渣的資源化利用和硝基苯的高效預處理效果，達到以廢治廢的目的。 一種含硝基苯廢水的預處理方法，包括以下步驟
1、 稱取鋼渣，研磨使其粒徑均勻；
2、 配制含二價態(tài)鐵離子溶液；
3、 將一定量鋼渣加入至二價態(tài)鐵離子溶液形成鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)；
4、 將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中；
5、 充分攪拌，使含硝基苯廢水與所述鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)混合均勻。
步驟1中鋼渣研磨后，其粒徑以小于10目為佳；
步驟2中配制含二價態(tài)鐵離子溶液步驟中，可選用FeCl2、 FeS、 FeS04、 Fe(N03)、 FeBr2
等；
步驟3中，使系統(tǒng)中鋼渣與二價鐵離子質量濃度之比不小于5: 1;
步驟4中，使系統(tǒng)中二價態(tài)鐵離子與硝基苯摩爾濃度之比不小于7: 1，鋼渣濃度不低于
1.25 g/L;
步驟5中，在溶解氧〈8mg/L條件下充分攪拌，使廢水與鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)混合均 勻，體系無復氧。(此處是為了使盡少量的二價鐵離子被氧化，從而使效果更佳。實際上本發(fā) 明對初始溶解氧濃度要求不高，通常水中8mg/L影響不大，只要沒有復氧即可。)
本發(fā)明通過廉價的鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)預處理含硝基苯廢水，硝基苯去除率在99.9% 以上，并且整個處理過程中不需要人為調節(jié)廢水pH值或向反應器投加NaOH等堿性物質， 操作簡單、對設備要求低，大大節(jié)省了處理費用。
具體實施方式
實施例1:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20±2°C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2 溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為18.36 mg/L，鋼渣為1.25 g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為250 mg/L，通氮氣曝氣 使系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L，密閉條件下反應13 h后硝基苯轉化率為71.85%。實施例2:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20±2°C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2
溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝
基苯初始濃度為18.36 mg/L，鋼渣為2.5g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為250 mg/L，通氮氣曝氣使 系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L，密閉條件下反應4 h后硝基苯轉化率為100%。
實施例3:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20±2°C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2 溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為18.36 mg/L，鋼渣為12.5 g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為250 mg/L，通氮氣曝氣 使系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L，密閉條件下反應1 h后硝基苯轉化率為100%。
實施例4:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20土2'C。將鋼渣磨細，過100目標準篩；配制FeCl2 溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為18.36 mg/L，鋼渣為2.5g/L, 二價態(tài)鐵離子濃度為250 mg/L，通氮氣曝氣使 系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L,密閉條件下反應1.5 h后硝基苯轉化率為100%。
實施例5:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20±2°C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2 溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為18.36 mg/L，鋼渣為2.5g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為133 mg/L，通氮氣曝氣使 系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L，密閉條件下反應2 h后硝基苯轉化率為100%。
實施例6:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20±2°C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2 溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為18.36 mg/L,鋼渣為2.5g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為400 mg/L，通氮氣曝氣使 系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L，密閉條件下反應13 h后硝基苯轉化率為100%。
實施例7:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20±2°C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為36.72 mg/L，鋼渣為2.5 g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為250 mg/L，通氮氣曝氣使 系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L，密閉條件下反應13 h后硝基苯轉化率為100%。
實施例8:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20士2。C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2 溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為61.55 mg/L，鋼渣為2.5g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為250 mg/L，通氮氣曝氣使 系統(tǒng)中溶液氧濃度低于0.3 mg/L，密閉條件下反應24 h后硝基苯轉化率為100%。
實施例9:
在室內常規(guī)條件下進行，室溫約為20±2°C。將鋼渣磨細，過30目標準篩；配制FeCl2 溶液作為二價態(tài)鐵離子溶液；將一定量含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中，使硝 基苯初始濃度為18.36mg/L，鋼渣為2.5 g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為250 mg/L，溶液氧濃度為 8mg/L,密閉條件下反應7h后硝基苯轉化率為100%。
實施例10:
將鋼渣磨細，過30目標準篩，作為填料應用于武漢漢陽某實際人工濕地;配制FeCl2溶 液作為二價態(tài)鐵離子溶液加入至人工濕地；以進水流量150 L/h預處理一定量含硝基苯廢水， 使硝基苯初始濃度為4 mg/L,鋼渣為0.6g/L， 二價態(tài)鐵離子濃度為35 mg/L，處理后硝基苯 轉化率為100%。
上述對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本 領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，例如增大鋼渣與二價鐵離子質 量濃度比、減小鋼渣粒徑等，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造 性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本 發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種含硝基苯廢水的預處理方法，其特征在于包括以下步驟(1)稱取鋼渣，研磨使粒徑均勻；(2)配制含二價態(tài)鐵離子溶液；(3)將所述鋼渣加入至所述二價態(tài)鐵離子溶液形成鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)；(4)將含硝基苯廢水加入至所述鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中；(5)充分攪拌，使含硝基苯廢水與所述鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)混合均勻。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的鋼渣與二價鐵離子形成表面結合鐵系統(tǒng)， 其還原作用將含硝基苯廢水中的硝基苯轉化為苯胺。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的鋼渣與二價鐵離子質量濃度之比不小于5:
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的鋼渣與二價鐵離子系統(tǒng)在含硝基苯廢水加入后鋼渣濃度不低于1. 25 g/L。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的鋼渣與二價鐵離子系統(tǒng)在含硝基苯廢水 加入后二價態(tài)鐵離子與硝基苯摩爾濃度之比不小于7: 1。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于其中，步驟5是在厭氧或缺氧條件下進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)預處理含硝基苯廢水的方法，包括以下步驟(1)稱取鋼渣，研磨使其粒徑均勻；(2)配制含二價態(tài)鐵離子溶液；(3)將鋼渣加入至二價態(tài)鐵離子溶液形成鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)；(4)將含硝基苯廢水加入至鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)中；(5)充分攪拌，使含硝基苯廢水與所述鋼渣-二價態(tài)鐵離子系統(tǒng)混合均勻，短時間內廢水中的硝基苯即可完全轉化為苯胺。本發(fā)明操作簡單、成本低廉，不需人為添加NaOH等堿性物質控制調節(jié)廢水pH值，在較短時間內實現(xiàn)了鋼渣的資源化利用和硝基苯的高效預處理效果。
文檔編號C02F101/38GK101428895SQ20081020356
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權日2008年11月28日
發(fā)明者琪 周, 俊 李, 欒富波, 杰 盛, 麗 謝 申請人:同濟大學