專(zhuān)利名稱(chēng)：一種秸稈炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法。
背景技術(shù)：
氯代硝基苯是重要的基礎(chǔ)有機(jī)原料，廣泛應(yīng)用于染料、顏料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、橡膠助齊U、工程塑料等領(lǐng)域，其衍生產(chǎn)品達(dá)上百種，如對(duì)氯苯酚、對(duì)氨基二苯胺和2，4_ 二硝基氯苯等。目前環(huán)境中絕大部分的氯代硝基苯來(lái)自氯代硝基苯生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)和加工，另外在其運(yùn)輸、貯存或土地填埋、自然環(huán)境中芳胺的氧化以及氮氧化物在高度污染的空氣中與氯代 芳烴的反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生少量的氯代硝基苯。氯代硝基苯是一類(lèi)典型的具有“三致”效應(yīng)和遺傳毒性的化合物，美國(guó)EPA、歐洲共同體(EEC)及我國(guó)先后將其列為優(yōu)先控制的持久性有毒難降解有機(jī)物。由于氯代硝基苯具有抗氧化性、難生物降解、脂溶性、誘變致癌等特點(diǎn)，它可通過(guò)呼吸、攝食、皮膚接觸等途徑進(jìn)入動(dòng)物和人體內(nèi)，能夠誘發(fā)高鐵血紅蛋白血癥、貧血等一系列血液疾病，還能破壞肺、脾、腎、肝的功能，并直接損害神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)、誘發(fā)癌變等。針對(duì)氯代硝基苯類(lèi)化合物的污染特性，國(guó)內(nèi)外研究者提出多種處理方法，主要有物理法、化學(xué)還原法、高級(jí)氧化法以及生物法等技術(shù)。物理法最常用的是萃取法和吸附法，這些工藝流程相對(duì)較簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行成本也不高，但對(duì)如何防止被分離出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)的二次污染等問(wèn)題還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。生物降解法雖然環(huán)境安全性高、運(yùn)行成本低，但因氯代硝基苯的生物毒性較強(qiáng)，通常必須將氯代硝基苯廢水與其他廢水混合、稀釋或作預(yù)處理后方可采用此法處理。近年來(lái)，高級(jí)化學(xué)氧化法的研究工作十分活躍，化學(xué)氧化法的處理成本相對(duì)較高，尤其是被認(rèn)為具有良好發(fā)展前景的SCWO技術(shù)，其裝置需要承受高溫、高壓和強(qiáng)腐蝕，在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化尚需時(shí)日。如上所述，這些技術(shù)的發(fā)展為處理氯代硝基苯廢水，減輕氯代硝基苯類(lèi)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染提供了更多的手段，但這些方法均有一定的缺陷和局限性。近年來(lái)，化學(xué)還原法處理硝基苯類(lèi)廢水的方法受到了人們的關(guān)注。Kemper(2008)研究發(fā)現(xiàn)在硫化物和黑炭的作用下環(huán)三亞甲基三硝胺(RDX)能發(fā)生快速的還原反應(yīng)；0h，S. Y. (2009)研究在二硫叔糖醇作為還原劑時(shí)，環(huán)三亞甲基三硝胺和2，4_ 二硝基甲苯可以在黑炭的作用下發(fā)生快速的還原降解反應(yīng)。然而目前還沒(méi)有針對(duì)氯代硝基苯的化學(xué)催化還原處理方法，因此有必要開(kāi)發(fā)一種反應(yīng)條件溫和，簡(jiǎn)便易行快速高效的氯代硝基苯廢水處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，包括以下步驟
(A)根據(jù)需要稱(chēng)取一定質(zhì)量的秸桿炭作為催化劑，并轉(zhuǎn)移到200mL的厭氧模擬反應(yīng)器中；(B)將10-20mL、20mM的緩沖溶液和180ml —定濃度的氯代硝基苯廢水加入到厭氧
模擬反應(yīng)器中，并將反應(yīng)器密封；(C)用99. 99%的高純氮?dú)鈱⒎磻?yīng)器頂空及水溶液中的氧氣排盡，以確保厭氧狀態(tài)；(D)根據(jù)不同的需要用氣密性注射器將還原劑硫化物溶液加入到反應(yīng)器中；(E)將反應(yīng)器置于回旋振蕩器上于常溫常壓下進(jìn)行震蕩反應(yīng)。本發(fā)明提供的催化劑的濃度為O. 1-1. Og/L。本發(fā)明提供的緩沖液為氯化鉀-鹽酸緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值范圍在1-2之間；鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鉀緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值范圍在3-5之間；磷酸一氫鈉-磷酸二氫鈉緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的PH值范圍在5-9之間；硼砂-氫氧化鈉緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值范圍在10-14之間。本發(fā)明處理的氯代硝基苯廢水的濃度為10_200mg/L。本發(fā)明提供的還原劑為硫化鈉所配置的溶液，其濃度為35_240mg/L。本發(fā)明提供的催化劑為玉米秸桿炭或小麥秸桿炭或水稻秸桿炭粉末。本發(fā)明提供的震蕩反應(yīng)的轉(zhuǎn)速為150-200轉(zhuǎn)/分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I.反應(yīng)體系溫和，均在常溫常壓下反應(yīng)，不僅對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求不高，耗能也很低，方法簡(jiǎn)單易行，可操作性強(qiáng)，便于在實(shí)際中推廣應(yīng)用；2.反應(yīng)快速高效，對(duì)污染物的還原轉(zhuǎn)化徹底，本發(fā)明對(duì)氯代硝基苯的轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)100%，使其徹底還原轉(zhuǎn)化為苯胺，不會(huì)造成二次污染；3.處理成本低，本發(fā)明所用還原劑為硫化物，催化劑為秸桿炭，便宜易得，制備簡(jiǎn)單且反應(yīng)活性高，秸桿炭清洗后可重復(fù)使用，節(jié)省成本，具有顯著的環(huán)境優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的秸桿炭催化還原氯代硝基苯廢水的方法及效果進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明。實(shí)施例I :硫化物還原3-氯硝基苯在8個(gè)200ml厭氧模擬反應(yīng)器中，加入pH為7的磷酸鹽緩沖液和濃度為IOOmg/L的3-氯硝基苯廢水，向反應(yīng)器中充入高純氮?dú)?以去除反應(yīng)體系中的氧氣，形成厭氧環(huán)境)，向反應(yīng)器中分別加入35mg/L、100mg/L、170mg/L、240mg/L還原劑硫化物，然后，1-4號(hào)反應(yīng)器中不加催化劑，在5-8號(hào)反應(yīng)器中分別加入60mg玉米秸桿炭(使其濃度為O. 3g/L)作為反應(yīng)催化劑。將反應(yīng)器密封置于旋轉(zhuǎn)振蕩器中，于常溫常壓下以150-200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速震蕩反應(yīng)60小時(shí)，3-氯硝基苯的轉(zhuǎn)化率見(jiàn)表I。表I硫化物還原條件下3-氯硝基苯的轉(zhuǎn)化率
權(quán)利要求
1.一種秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，其特征在于包括以下步驟 (A)根據(jù)需要稱(chēng)取一定質(zhì)量的秸桿炭作為催化劑，并轉(zhuǎn)移到200mL的厭氧模擬反應(yīng)器中； (B)將10-20mL、20mM的緩沖溶液和180ml—定濃度的氯代硝基苯廢水加入到厭氧模擬反應(yīng)器中，并將反應(yīng)器密封； (C)用99.99%的高純氮?dú)鈱⒎磻?yīng)器頂空及水溶液中的氧氣排盡，以確保厭氧狀態(tài)； (D)根據(jù)不同的需要用氣密性注射器將還原劑硫化物溶液加入到反應(yīng)器中； (E)將反應(yīng)器置于回旋振蕩器上于常溫常壓下進(jìn)行震蕩反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，其特征在于步驟(A)所述催化劑的濃度為0. 1-1. Og/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，其特征在于步驟(B)所述緩沖液為氯化鉀-鹽酸緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值范圍在1-2之間；鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鉀緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的PH值范圍在3-5之間；磷酸一氫鈉-磷酸二氫鈉緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的PH值范圍在5-9之間；硼砂-氫氧化鈉緩沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值范圍在10-14之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，其特征在于步驟(D)所述氯代硝基苯廢水的濃度為10-200mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，其特征在于步驟(D)所述還原劑為硫氫化鈉所配置的溶液，其濃度為35-240mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，其特征在于步驟(A)所述催化劑為玉米秸桿炭或小麥秸桿炭或水稻秸桿炭粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述秸桿炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法，其特征在于步驟(E)所述震蕩反應(yīng)的轉(zhuǎn)速為150-200轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種秸稈炭催化還原處理氯代硝基苯廢水的方法。本發(fā)明主要步驟如下在含有預(yù)先稱(chēng)重的秸稈炭粉末的厭氧模擬反應(yīng)器中，加入緩沖溶液和一定濃度的氯代硝基苯廢水，向反應(yīng)體系中充入99.99％高純氮?dú)?以除去體系中的氧氣，形成厭氧環(huán)境)，向此體系中加入一定濃度的還原劑硫化物。最后將反應(yīng)器置于旋轉(zhuǎn)振蕩器中，于常溫常壓下震蕩反應(yīng)。本發(fā)明反應(yīng)體系溫和，反應(yīng)快速高效，處理成本低，是一種能夠解決實(shí)際問(wèn)題，具有顯著經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和環(huán)境優(yōu)勢(shì)的氯代硝基苯廢水處理方法。
文檔編號(hào)C02F1/70GK102627352SQ20121011147
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者付文君, 劉冠男, 劉新會(huì), 鞏文雯, 成登苗, 陶莉 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)