污水处理技术工艺

生产硝基苯有机废水处理技术探索

硝基苯是一种无色或淡黄色的油状液体,具有苦杏仁味。是重要的化工原料和精细化工中间体,主要用于染料、医药、农药、炸药等行业。硝基苯是一种剧毒化学品,具有致畸、致癌、致突变性等危害。未经处理的硝基苯废水直接排放到环境中,会对环境、人和动植物造成严重危害。美国环保署将其列为优先污染物,中国环保部将其列为68种优先污染物。目前,硝基苯废水的处理方法主要有物理法、化学法、生物法和联合处理法。

1物理法

高浓度硝基苯废水的物理处理可以在一定程度上回收目标污染物。这不仅可以成为废物,而且可以降低硝基苯在水中的浓度,改善水质特性,并促进随后的生物降解。目前,硝基苯废水的物理处理方法主要有吸附和萃取两种。

1.1吸附法

吸附法是指在一定条件下,利用吸附剂的独特性能,将硝基苯吸附在吸附剂表面,在回收硝基苯的同时,将硝基苯从水中分离出来,达到净化废水的目的。目前,硝基苯废水的吸附材料主要有活性炭、粉煤灰、大孔树脂、改性活性吸附材料等。李树鹏等大孔树脂吸附处理硝基苯废水,研究表明,碱性洗脱液中硝基苯类化合物的回收率为80.25%,硝基苯类化合物中前两部分醇类的回收率为87.57%[3] 。采用超声波和硝酸改性活性炭(张岩)处理硝基苯废水。在温度30C,pH值3,反应时间40min的条件下,硝基苯的去除率达到99.81%[4]。虽然吸附法具有应用广泛、操作简单、能耗低、资源回收利用可实现等优点,但吸附剂在废水中易受其他共存物质干扰、处理成本高、机械强度差等缺点;以及短的使用寿命。

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1.2萃取法

萃取法是利用硝基苯在水相和萃取剂中溶解度的显着差异,以及萃取剂和水的不溶度来富集和分离硝基苯,实现硝基苯的回收利用。以四氯化碳为萃取剂处理硝基苯废水。经三次萃取后,硝基苯的浓度由2300 mg/L降至80 mg/L,去除率为96%[5]。萃取法处理硝基苯废水具有处理周期短、处理水量大、硝基苯回收等优点,但由于萃取剂用量大、易产生二次污染、对目标物质的萃取不完全等特点,使得萃取方法具有处理周期短、处理水量大、硝基苯回收等优点。要达到有机污染物排放标准,需要多次提取或与其它工艺相结合,这限制了其应用。

2化学法

化学方法是一种有效的硝基苯废水的处理方法,其反应速率快,效果明显。然而,该方法的成本高,容易发生化学试剂污染。目前硝基苯废水常用的化学处理是芬顿氧化法、光催化氧化法、电化学法、内电解法、超临界水氧化法等。

2.1Fenton氧化法

芬顿氧化法具有操作简单、效率高、设备简单、对后续处理无毒性等优点,被广泛应用于难处理物质的处理或预处理。但是,Fe3+返回Fe2+的效率不高,反应的有效周期有限,如过氧化氢利用率低、有机物降解不完全、固体渣量大等,为了提高Fenton氧化法的降解效率和应用,采用了辅助技术。芬顿反应体系中可引入紫外(UV)和微波等化学成分。

2.2光催化氧化法

光催化氧化具有较强的氧化能力,处理成本低,工艺简单。在常温常压下可氧化分解硝基苯、苯胺等有机物。目前国内外对紫外光催化氧化的研究越来越多。h2o2或o3溶液在紫外线照射条件下会刺激大量羟基自由基(•oh)的生成,从而提高硝基的降解率。因此,近年来在紫外光条件下,以催化剂h2o2或o3处理硝基苯废水已成为主要的处理方法。"袁进"等人制备了介孔结构的tio2/sio2/nife2o4光催化剂。h2o2被用作氧化剂。在紫外线照射下,150分钟内硝基苯被完全降解。

2.3电化学法

电化学方法可以通过阳极高电位产生的废水或阳极电吸附产生的废水中硝基苯的高能电子氧化去除硝基苯。电化学方法具有设备面积小、操作简单、灵活性高等优点。但是,由于电化学能耗高、处理成本高、电极上的析氢和吸氧副反应严重,使得废水中硝基苯的降解速率大大降低。因此,研究一种新型电极或开发一种稳定性好、催化活性强的电极材料是今后研究的热点。吴伟等人采用自制的活性炭颗粒电极电催化氧化降解硝基苯废水。在一定的反应条件下,硝基苯的去除率可达95%[8]。

2.4铁碳微电解法

本发明利用铁和碳之间的电极电位差,使铁屑和活性炭颗粒在废水中形成原电池。通过活性炭的有效传导能力将零价铁上的电子转移到有机污染物上,从而降低了它们[9]。在实际操作中,铁碳微电解法往往存在铁碳材料钝化的问题,因此,寻找一种有效的原位再生方法是非常重要的。此外,发现微电解和超声的耦合还可以有效地避免形成填料粘结和钝化。

2.5超临界水氧化法

超临界水氧化法是指在(超临界条件T≥374.3℃,P≥22.1MPa)下使用水。水中的有机物可以任何比例与氧气混溶,废水中的硝基苯可以在短时间内完全降解。用于二氧化碳和水。 孙璐和其他人研究了硝基苯废水的超临界氧化。结果表明,温度范围为400℃~500℃,压力为28MPa,停留时间大于40s,过氧量为5倍,废水COD去除率达90%。 。 [10]。超临界水氧化法具有反应时间短,强化能力强,产品清洁等优点,但反应条件苛刻,设备易腐蚀等问题。目前,该技术大多处于中国的实验研究阶段。

3生物法

与其它方法相比,废水生物法具有成本低、运行管理成本低、适应性广、处理后废水无二次污染、微生物适应性强等优点。可作为处理硝基苯废水的最佳方法之一。生物法可分为厌氧法和好氧法。目前,优化硝基苯降解菌的驯化、培养方法和培养条件是提高硝基苯废水生物处理效率的重要研究方向。主要菌株YC1L-1被陈爱辉等人驯化和分离。在最佳条件下,浓度为84.48mg/L的硝基苯废水的去除率可达90.58%[11]。

4联合处理法

用物理方法、化学方法或生物方法单独处理硝基苯废水有一定的局限性。为了达到最佳的处理效果,可以采用物理方法、化学方法或结合理化方法对硝基苯废水进行预处理,使硝基苯的分子结构发生变化。降低废水的毒性,改善废水的生化特性,然后利用生物方法处理废水,最终实现硝基苯水的有效处理。在硝基苯废水处理的开发中采用了两种或两种以上的方法。"李欣"等人用铁碳芬顿-sbr法处理硝基苯制药废水。研究表明,电解铁碳与芬顿氧化预处理相结合,能有效地去除硝基苯物质,提高废水的生化性能。硝基苯物质总去除率达到92。在sbr工艺处理[12]之后,可排放随后的混合废水,并且……

5结语

硝基苯废水是一种难处理的有机废水。单一的处理方法往往难以达到最佳处理硝基苯废水的效果。因此,如何有效地耦合现有的处理方法,降低处理成本,是今后的主要研究方向。

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