本发明属于常规液体推进剂废液处理领域，尤其涉及一种四氧化二氮废液处理装置及其废液处理方法。
背景技术：
四氧化二氮作为常规液体推进剂在航天和军事领域中具有广泛的应用。在航天发射场发射、发动机地面试车、推进剂的转加注和取样分析化验等过程中都会产生一定量的废液。如果废液随意排放或任意处理将对周围大气、农作物、土壤及地表水会造成危害。更严重的是，由于目前没有行之有效的处理方法，四氧化二氮废液存放数量逐渐增加，推进剂贮罐一旦发生泄漏，还可能导致爆炸，造成人员伤亡、财产损失甚至严重的生态灾难。
目前处理四氧化二氮废液的方法主要有酸碱中和法、物理吸附法和催化还原法。酸碱中和法的缺点是反应剧烈，放热量大，易造成二次污染且存在操作的安全风险，仅适用于少量四氧化二氮废液的处理；物理吸附法的缺点是成本较高、处理量小和处理效率低；催化还原法的缺点是处理周期长、成本高，难以广泛应用。
因此，急需一种安全、高效、节能、环保的处理大量四氧化二氮废液的装置和方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种四氧化二氮废液的处理装置和方法，通过简单、安全、易操作的处理装置完成大量废液处理过程，且不造成二次污染。
本发明所述四氧化二氮废液处理装置包括四氧化二氮贮罐、鼓风机、高效混合器、接收池、离心泵、吸收塔。所述四氧化二氮贮罐设有气路口和液路口，通过在气路口进行氮气加压，将四氧化二氮废液从液路口挤压至所述吸收塔；所述高效混合器具有气、液高效混合功能，出口处设有雾化喷嘴将四氧化二氮废液雾化，提高水吸收反应效率；所述接收池设有排液口，用于排放处理产物硝酸；所述离心泵具有耐酸腐蚀性能；所述吸收塔顶部设有排气口，用于监测四氧化二氮废液吸收尾气中氮氧化物浓度，塔内摆放阶梯环规整填料。所述装置所有与四氧化二氮接触的材料均与其一级相容。
本发明的反应原理如下：
四氧化二氮被水吸收生成硝酸和亚硝酸，其中亚硝酸不稳定会分解成硝酸和一氧化氮，一氧化氮被空气中的氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮被水吸收形成硝酸，具体过程反应式如下：
N2O4+H2O→HNO3+HNO2 (1)
HNO2→HNO3+NO+H2O (2)
NO+O2→NO2 (3)
NO2→N2O4 (4)
N2O4+H2O→HNO3+HNO2 (5)
HNO2→HNO3+NO+H2O (6)
NO+O2→NO2 (7)
NO2→N2O4 (8)
……
四氧化二氮废液易发生分解气化，在吸收塔进样口处安装高效混合器，使四氧化二氮以细小雾状进入吸收塔中，与喷淋的水滴充分接触反应。通过检测排气口处尾气中氮氧化物浓度和接收池中硝酸浓度确定处理过程的效果，从而确定四氧化二氮废液的初始进样量和过程进样量。
亚硝酸会分解出不被水吸收的一氧化氮，导致水吸收处理无法继续下去，直接排放又造成二次污染。需要进一步处理吸收池中的溶液。在进液口出安装鼓风机，停止进样后，向吸收塔内通入大量的空气，利用其提供过量的氧气，将一氧化氮氧化为二氧化氮，这个过程也会促进亚硝酸分解，直至亚硝酸全部分解为一氧化氮并被氧气氧化。
水吸收四氧化二氮生成硝酸的反应具有吸收极限，在处理过程中取吸收池溶液样品进行分析化验，得到硝酸溶液浓度限值为40％。在硝酸浓度达到限值时停止向吸收塔加入四氧化二氮废液，鼓风机保持在工作状态，每隔1小时对吸收池内溶液取样分析，检测亚硝酸含量，得到鼓风8小时后亚硝酸完全分解。
本发明是这样实现的，一种四氧化二氮废液处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
步骤一：将四氧化二氮废液贮罐的液路口与废液处理装置连接，向接收池中加入蒸馏水，打开隔膜泵喷淋蒸馏水；
步骤二：使用氮气对贮罐加压，使四氧化二氮废液进入吸收塔，蒸馏水吸收四氧化二氮形成硝酸溶液。
步骤三：打开鼓风机，向吸收塔中通入空气，将生成的一氧化氮氧化为二氧化氮，使其继续被水吸收形成硝酸溶液；
步骤四：取样分析接收池中硝酸浓度和亚硝酸含量，若硝酸浓度达到40％左右时停止进样；
步骤五：停止进样后继续通入空气，将亚硝酸分解出的一氧化氮氧化，连续鼓风8小时。
步骤六：处理结束后，将接收池中的硝酸溶液用专用塑料桶收集，密封保存，进一步用于推进剂贮罐清洗作业或中和含碱废水。
本发明具有转化率高、选择性好、处理成本低、环境友好和安全性可靠的优点，本发明同样适用于其它硝基氧化剂废液的处理，填补了液体氧化剂废液湿法处理的空白。
附图说明
图1是本发明实施例提供的四氧化二氮废液处理装置的结构示意图；
其中，1、废液贮罐 2、鼓风机 3、接收池 4、吸收塔 5、隔膜泵
6、高效混合器 7、排气口
具体实施方式
以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
根据装置图，用氮气增压废液贮罐1，使废液以一定流速进入吸收塔4内，经过高效混合器7使鼓风机2提供的空气与废液充分混合并雾化，打开隔膜泵5喷淋蒸馏水，，水吸收反应完成后接收池3内得到含有亚硝酸的硝酸溶液，继续使用鼓风机向吸收塔6内提供过量的压缩空气，将吸收反应释放的一氧化氮继续氧化为二氧化氮并被水吸收。
实施例：打开四氧化二氮废液液路阀门，以30kg/h进样，打开隔膜泵喷淋吸收水，吸收四氧化二氮形成硝酸溶液，持续监测排气口处尾气浓度，始终小于1.5ppm，每吸收1小时取吸收池溶液化验硝酸和亚硝酸含量，吸收反应持续进行12h后，硝酸溶液浓度达到40％，停止进样。此时吸收池溶液中含有8％～12％的亚硝酸，亚硝酸不稳定分解出一氧化氮，继续使用鼓风机向吸收塔内部提供过量的空气，过量的氧气将一氧化氮氧化为二氧化氮，同时会促进亚硝酸向分解反应方向进行，如此连续氧化吸收8小时后，取样检测吸收池溶液中已不含亚硝酸。最终形成浓度为40％的硝酸溶液，转化率高达99.5％。