申请日2012.04.17
公开(公告)日2012.08.22
IPC分类号C02F101/34; C02F1/70
摘要
本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法。本发明主要步骤如下：在含有预先称重的枣木源木炭粉末的厌氧模拟反应器中，加入缓冲溶液和一定浓度的硝基甲苯废水，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氢化物。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硝基甲苯废水处理方法。
权利要求书
1.一种枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
(A)根据需要称取一定质量的枣木源木炭作为催化剂，并转移到200mL的厌氧模拟反应器中;
(B)将10-20mL、20mM的缓冲溶液和180ml一定浓度的硝基甲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氢化物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下进行震荡反应。
2.根据权利要求1所述枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，其特征在于：步骤(A)所述催化 剂的浓度为0.1-1.0g/L。
3.根据权利要求1所述枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，其特征在于：步骤(B)所述缓冲 液为：氯化钾-盐酸缓冲液，用以调节反应体系的pH值范围在1-2之间;邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钾缓冲液， 用以调节反应体系的pH值范围在3-5之间;磷酸-氢钠-磷酸二氢钠缓冲液，用以调节反应体系的pH值 范围在5-9之间;硼砂-氢氧化钠缓冲液，用以调节反应体系的pH值范围在10-14之间。
4.根据权利要求1所述枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，其特征在于：步骤(D)所述硝基 甲苯废水的浓度为10-200mg/L。
5.根据权利要求1所述枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，其特征在于：步骤(D)所述还原 剂为硫氢化钠所配置的溶液，其浓度为35-240mg/L。
6.根据权利要求1所述枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，其特征在于：步骤(A)所述催化 剂为枣木制备的黑炭粉末，其元素组成为，C元素71.32%，H元素12.56%，N元素3.81%，O元素12.31%; 其BET比表面积为255.2m2·g-1。
7.根据权利要求1所述枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，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
一种枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法
技术领域
本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法。
背景技术
硝基甲苯是重要的有机化工原料中间体，但它能引起人类及其他生物肝脏损坏等病症，且对生物体有具有致突变性和致癌性，这类有机物及其在环境中转化的产物大多被国际公认为广泛存在的危险污染物。在这些化合物中，对硝基甲苯和间硝基甲苯是两种常见的污染物。对硝基甲苯是制造炸药TNT的中间产物。间硝基甲苯对眼睛、呼吸道和皮肤有刺激作用，经各种途径进入机体后，可使血液运输能力降低、中枢神经受到抑制、代谢能力下降，同时它是一种重要的环境难降解污染物，在江水中的检出率很高。由于硝基甲苯类化合物具有较为复杂的芳香基团，很难被常规的生物化学方法所降解。美国环保局(US EPA)已把硝基甲苯类化合物列为环境优先污染物。
在目前的研究中，对该类化合物的处理方法也多种多样。归纳起来主要有三种，即：物理法、化学法和生物法。物理方法主要有蒸馏法、混凝沉淀法吸附法、萃取法以及超滤、树脂吸附等。应用这些物理方法进行处理大都由于经济或技术原因及二次污染问题很难在实际中推广应用。生物降解法虽然环境安全性高、运行成本低，但因硝基甲苯的生物毒性较强，通常必须将硝基甲苯废水与其他废水混合、稀释或作预处理后方可采用此法处理。化学方法主要有化学沉淀法、化学氧化法、化学还原法等。如水中溶解的TNT，RDX及硝化甘油用季胺盐作沉淀剂可被去除，但当使用复合沉淀剂时的安全性受到怀疑，有时产生的沉淀其诱变作用反而比沉淀前污染物大。如上所述，这些技术的发展为处理硝基甲苯废水，减轻硝基甲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。
近年来，利用黑炭类物质作为催化剂的催化还原法处理硝基苯类废水的方法受到了人们的关注。Kemper(2008)研究发现在硫化物和黑炭的作用下环三亚甲基三硝胺(RDX)能发生快速的还原反应;Oh，S.Y.(2009)研究在二硫叔糖醇作为还原剂时，环三亚甲基三硝胺和2，4-二硝基甲苯可以在黑炭的作用下发生快速的还原降解反应等。然而目前还没有针对硝基甲苯类物质的化学催化还原处理方法，因此有必要开发一种反应条件温和，简便易行快速高效的硝基甲苯废水处理方法。
发明内容
本发明的目的就是提供一种枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法。
本发明的技术方案如下：
一种枣木源木炭催化还原处理硝基甲苯废水的方法，包括以下步骤：
(A)根据需要称取一定质量的枣木源木炭作为催化剂，并转移到200mL的厌氧模拟反应器中;
(B)将10-20mL、20mM的缓冲溶液和180ml一定浓度的硝基甲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氢化物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下进行震荡反应。
本发明提供的催化剂的浓度为0.1-1.0g/L。
本发明提供的缓冲液为：氯化钾-盐酸缓冲液，用以调节反应体系的pH值范围在1-2之间;邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钾缓冲液，用以调节反应体系的pH值范围在3-5之间;磷酸一氢钠-磷酸二氢钠缓冲液，用以调节反应体系的pH值范围在5-9之间;硼砂-氢氧化钠缓冲液，用以调节反应体系的pH值范围在10-14之间。
本发明处理的硝基甲苯废水的浓度为10-200mg/L。
本发明提供的还原剂为硫氢化钠所配置的溶液，其浓度为35-240mg/L。
本发明提供的催化剂为枣木制备的黑炭粉末，其元素组成为，C元素71.32%，H元素12.56%，N 元素3.81%，O元素12.31%;其BET比表面积为255.2m2·g-1。
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，本发明对硝基甲苯的转化率最高可达100%，不会造成二次污染;
3.处理成本低，本发明所用还原剂为硫氢化物，催化剂为枣木源木炭，便宜易得，制备简单且反应活性高，木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。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明提供的枣木源木炭催化还原硝基甲苯废水的方法及效果进行进一步说明，但并不因此而限制本发明。
