催化还原处理间二硝基苯废水的方法

　　申请日2014.07.08

　　公开(公告)日2014.09.17

　　IPC分类号C02F101/38; C02F1/70

　　摘要

　　本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种催化还原处理间二硝基苯废水的方法。本发明主要步骤如下：在含有预先称重的催化剂黑炭粉末的厌氧模拟反应器中，加入缓冲溶液和一定浓度的间二硝基苯废水，向反应体系中充入99.99%高纯氮气(以除去体系中的氧气，形成厌氧环境)，向此体系中加入一定浓度的还原剂硫化钠。最后将反应器置于旋转振荡器中，于常温常压下震荡反应。本发明反应体系温和，反应快速高效，处理成本低，是一种能够解决实际问题，具有显著经济优势和环境优势的处理方法。

　　权利要求书

　　1.一种催化还原处理间二硝基苯废水的方法，其特征在于包括以下步骤：

　　(A)根据需要称取一定质量的黑炭作为催化剂，并转移到1L的厌氧模拟反应器中;

　　(B)将0.1-0.2L、20mM的缓冲溶液和0.8L一定浓度的间二硝基苯废水加入到厌氧模拟反应器中，并 将反应器密封;

　　(C)用99.99%的高纯氮气将反应器顶空及水溶液中的氧气排尽，以确保厌氧状态;

　　(D)根据不同的需要用气密性注射器将还原剂硫化钠溶液加入到反应器中;

　　(E)将反应器置于回旋振荡器上于常温常压(25℃，1atm)下震荡反应。

　　2.根据权利要求1所述催化还原处理间二硝基苯废水的方法，其特征在于：步骤(A)所述催化剂黑炭为 化石燃料和生物质不完全燃烧生成的具有高度芳香化结构的含碳颗粒物，包括木炭、烟灰、飞灰和活性炭 等。

　　3.根据权利要求1所述催化还原处理间二硝基苯废水的方法，其特征在于：步骤(A)所述催化剂的浓度 为0.1-2.0g/L。

　　4.根据权利要求1所述催化还原处理间二硝基苯废水的方法，其特征在于：步骤(B)所述缓冲液为 Na2HPO4/NaH2PO4冲液，用以调节反应体系的pH值范围在5-9之间。

　　5.根据权利要求1所述催化还原处理间二硝基苯废水的方法，其特征在于：步骤(D)所述间二硝基苯废 水的浓度为10-200mg/L。

　　6.根据权利要求1所述催化还原处理间二硝基苯废水的方法，其特征在于：步骤(D)所述还原剂为硫化 钠所配置的溶液，其浓度为35-240mg/L。

　　7.根据权利要求1所述催化还原处理间二硝基苯废水的方法，其特征在于：步骤(E)所述震荡反应的转 速为150-200转/分钟。

　　说明书

　　一种催化还原处理间二硝基苯废水的方法

　　技术领域

　　本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种催化还原处理间二硝基苯废水的方法。

　　背景技术

　　间二硝基苯是合成染料、颜料、炸药及其他精细化学品的重要中间体，广泛存在于染料、医药、农药、 炸药等工业废水中。间二硝基苯的生产工艺是以苯为原料，经磺化、硝化、中和、还原、碱溶和酸析等过 程制取。排放的废水成分复杂，色度大，CODCr高。间二硝基苯化学性能稳定，对生物毒性大，属于难生 物降解有机化合物，直接排放将污染水域，破坏生态。

　　处理间二硝基苯废水的方法主要分为：物理法，化学法等。物理法最常用的是萃取法和吸附法，如发 明“一种间二硝基苯生产废水的处理方法”(申请号200510094930.9)，文献“萃取法预处理问二硝基苯生 产废水”(林中祥，2002)。这些工艺流程相对较简单，投资和运行成本也不高，但对如何防止被分离出来 的化学物质的二次污染等问题还需要进行进一步研究。化学法常用的是化学氧化法和电化学法。臭氧氧化 处理，如发明“一种对洗车废水中二硝基苯的臭氧处理方法”(申请号201210025249.9);化学氧化法，如 文献“利用Fenton试剂预处理间二硝基苯生产废水”(余宗学，2002);电化学方法，如文献“微电解处理 间二硝基苯生产废水的研究”(余宗学，2004)。另外还可将化学法与物理法联用，如文献“微电解-催化 氧化-吸附法处理二硝基苯废水”(丁军委和江秀华，2006)。化学氧化法的处理成本相对较高，在国内实 现工业化尚需时日。如上所述，这些技术的发展为处理间二硝基苯废水，减轻间二硝基苯类物质对环境的 污染提供了更多的手段，但这些方法均有一定的缺陷和局限性，因此有必要开发一种反应条件温和，简便 易行经济高效的处理方法。

　　近年来，化学还原法处理硝基苯类废水的方法受到了人们的关注。据报道，某些硝基芳香类化合物(如， 硝基苯，2，4-二硝基甲苯，3-氯硝基苯，4-硝基苯酚等)在还原剂和黑炭的作用下能发生快速的还原反应 (Kemper等，2008;Oh等，2009;Yu等，2011;2012;Amezquit等，2013)。目前还未见催化还原法处 理间二硝基苯废水的相关发明专利。

　　发明内容

　　本发明的目的就是提供一种催化还原处理间二硝基苯废水的方法。

　　本发明的技术方案如下：

　　一种催化还原处理间二硝基苯废水的方法，包括以下步骤：

　　(A)根据需要称取一定质量的黑炭作为催化剂，并转移到1L的厌氧模拟反应器中;

　　(B)将0.1-0.2L、20mM的缓冲溶液和0.8L一定浓度的间二硝基苯废水加入到厌氧模拟反应器中， 并将反应器密封;

　　(C)用99.99%的高纯氮气将反应器顶空及水溶液中的氧气排尽，以确保厌氧状态;

　　(D)根据不同的需要用气密性注射器将还原剂硫化钠溶液加入到反应器中;

　　(E)将反应器置于回旋振荡器上于常温常压(25℃，1atm)下震荡反应。

　　本发明所述黑炭为化石燃料和生物质不完全燃烧生成的具有高度芳香化结构的含碳颗粒物，包括木 炭、烟灰、飞灰和活性炭等。

　　本发明提供的催化剂的浓度为0.1-2.0g/L。

　　本发明提供的缓冲液为：Na2HPO4/NaH2PO4冲液，用以调节反应体系的pH值范围在5-9之间。

　　本发明处理的间二硝基苯废水的浓度为10-200mg/L。

　　本发明提供的还原剂为硫化钠所配置的溶液，其浓度为35-240mg/L。

　　本发明提供的震荡反应的转速为150-200转/分钟。

　　与现有技术相比本发明具有以下优点：

　　1.反应体系温和，均在常温常压下反应，不仅对反应设备要求不高，耗能也很低，方法简单易行，可 操作性强，便于在实际中推广应用;

　　2.反应快速高效，对污染物的还原转化彻底，本发明对间二硝基苯的转化率最高可达96%，使其还原 转化为苯胺类物质，不会造成二次污染;

　　3.处理成本低，本发明所用还原剂为硫化钠，催化剂为黑炭，便宜易得，制备简单且反应活性高，黑 炭清洗后可重复使用，节省成本，具有显著的环境优势和经济优势。