水中硝酸异丙酯的处理方法
【专利摘要】本发明涉及硝酸酯类含能材料的安全处理技术领域，尤其是涉及含有该类材料的废水处理技术领域，具体公开了水中硝酸异丙酯的处理方法，包括如下步骤：向硝酸异丙酯水溶液中加入酸液调节其pH，再与Fenton试剂反应，控制反应温度和反应时间，使硝酸异丙酯氧化分解；所述Fenton试剂由摩尔浓度为20?100 mmol/L 的Fe2+和摩尔浓度为0.1?0.5 mol/L的H2O2配制。本发明方法能够高效、安全的处理水中的硝酸异丙酯，使之分解，具有去除率高、绿色无污染的优点。
【专利说明】
水中硝酸异丙酯的处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及硝酸酯类含能材料的安全处理技术领域，尤其是涉及含有该类材料的 废水处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 硝酸异丙酯是一种硝酸酯类的含能材料，感度低，遇到明火、高热会引起燃烧爆 炸。硝酸异丙酯微溶于水，有强挥发性和毒性，经吸入、口服或皮肤吸收后对人体有害。生产 和使用硝酸异丙酯的工厂排出的废水中均含有一定量硝酸异丙酯，因此必须对含硝酸异丙 酯废水进行处理，分解其中的硝酸异丙酯。
[0003] 硝酸异丙酯与普通酯类不同，其氧化性很强，是一种易燃易爆的含能材料，对于含 有硝酸异丙酯的废水，若采用焚烧法进行处理，将存在发生燃烧爆炸的危险，同时焚烧产生 的尾气会污染环境。目前还没有针对废水中硝酸异丙酯的安全绿色无污染的分解处理方 法。
[0004] Fenton试剂为Fe2VH2O2溶液，H 2O2在Fe2+的催化下生成氧化能力很强的· OH自由 基，同时· OH自由基还具有很高的电负性，具有很强的加成反应特征，因此Fenton试剂可以 氧化许多有机物，普通氧化剂难以氧化的水中有机物，利用Fenton试剂都可以达到良好的 效果。然而，Fenton试剂对于不同种类的有机物氧化能力及氧化效率受诸多条件影响，如pH 值、Fe2VH2O2配比、反应温度等，实际处理效果会有较大差异，因此现有技术没有采用 Fenton试剂处理水中硝酸异丙酯的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种水中硝酸异丙酯的处理方法，能够安全、方 便地处理水中的硝酸异丙酯，使之分解，具有较高的去除率，处理过程绿色无污染。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:水中硝酸异丙酯的处理方法， 包括如下步骤： 向硝酸异丙酯水溶液中加入酸液调节其pH，再与Fenton试剂反应，控制反应温度和反 应时间，使硝酸异丙酯氧化分解;所述Fenton试剂由摩尔浓度为20-100 mmol/L的Fe2+和摩 尔浓度为〇.1_〇.5!11〇1/1的!12〇2配制。
[0007] 进一步地，所述pH值为2-10。
[0008] 进一步地，所述反应温度为60 °C-80 °C。
[0009] 进一步地，所述反应时间为60min。
[0010] 进一步地，加入酸液为硫酸。
[0011] 进一步地，先将硝酸异丙酯水溶液加热至反应温度并保温，调节其pH后，再向其中 依次加入硫酸亚铁和过氧化氢溶液。
[0012] 作为优选，所述pH值为6，控制反应温度为80°C，所述Fenton试剂由摩尔浓度为60 mmol/L的FeSCU和摩尔浓度为0.4 mol/L的H2O2配制。
[0013] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明方法采用Fenton试剂来氧化硝 酸异丙酯，使之分解，Fenton试剂具有很强的氧化性，硝酸异丙酯会被氢氧自由基较为彻底 的氧化，生成CO 2，H2O等产物，不产生污染物，安全绿色环保。Fenton试剂中限定了Fe2VH 2O2 配比，使其对硝酸异丙酯具有较高的处理效率，水中硝酸异丙酯的去除率最高能达到86%。 本发明方法操作简单易行，所需均为常规试剂及仪器，处理成本低。
【具体实施方式】
[0014] 下面举例对本发明方法作进一步说明。
[0015] 各实施例中所用仪器包括:pH计、恒温水浴锅、带塞锥形瓶、胶头滴管、滴定管、天 平等。
[0016] 各实施例中所用试剂包括:分析纯的30%过氧化氢、七水硫酸亚铁FeS〇4 ·7Η20、硝 酸异丙酯、重铬酸钾、碘化钾、硫代硫酸钠，80%浓硫酸，0.5%可溶性淀粉指示剂等。
[0017]最佳实施例 将硝酸异丙酯水溶液加入到恒温水浴锅中，升温至80°C，而后用硫酸调节pH值至6,加 入60mmol/L硫酸亚铁，搅拌均匀后，加入0.4mol/L 30%过氧化氢溶液，反应60分钟。采用间 接碘量法来测定剩余硝酸异丙酯的含量，确定硝酸异丙酯的去除率为约86%。
[0018] 间接碘量法反应机理如下：
剩余硝酸异丙酯的含量具体测定方法如下。
[0019] 量取20mL反应后的硝酸异丙酯溶液，倒入锥形瓶内，用天平称得溶液质量。由于硝 酸异丙酯在水中的溶解度较小，可先按剩余0.4%硝酸异丙酯确定所需的试剂量，其中称取 (量取）的重铬酸钾、碘化钾、浓硫酸均为过量10%左右，以保证能够完全反应。称取〇. 744g重 铬酸钾加入到锥形瓶内，摇匀后量取0.70mL浓硫酸倒入锥形瓶中，摇晃锥形瓶，加入0.288g 碘化钾，摇匀后用配置好的硫代硫酸钠溶液进行滴定。接近终点时，加入2-3mL淀粉指示剂， 继续小心滴定至溶液变色为终点，记下硫代硫酸钠溶液消耗的毫升数。
[0020] 硝酸异丙酯在溶液中的质量分数Z为：
式中为加入的重铬酸钾质量，kg; K为滴定消耗的硫代硫酸钠溶液体积，L; c为硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L; ?为待测溶液质量，kg。
[0021] 若测得的硝酸异丙酯含量与预先设定的0.4%相差较大，可按比例重新确定各试剂 的用量，重复以上操作步骤对待测样品进行更精确的测定，从而得到硝酸异丙酯剩余含量 的精确值。上述水中硝酸异丙酯含量的测定方法参见申请号为2016102850832的中国专利。
[0022] 下面举例对本发明中试剂用量、pH值、反应温度等对氧化反应的影响及效果进行 说明。
[0023] 设计四因素五水平的正交试验，表1为相关因素及水平。其中由于硝酸异丙酯沸点 较低，容易挥发，因此反应温度不宜过高。
[0024] 试验步骤:配置150mL硝酸异丙酯溶液，质量分数为0.4%。加入到500mL锥形瓶中， 用硫酸调节PH值，而后升温至相应温度，加入硫酸亚铁，搅拌均匀后，加入过氧化氢。取20mL 反应产物用间接碘量法测定硝酸异丙酯含量，从而得到硝酸异丙酯的去除率。用于间接碘 量法滴定的硫代硫酸钠溶液，经标定浓度为〇.1825mol/L。在反应进行20、40、60、8011^11以及 6h时各取20mL样品，用间接碘量法测定硝酸异丙酯含量，对反应产物进行滴定，根据不同时 间的含量测定，发现硝酸异丙酯的氧化去能反应在60min左右基本达到终点。
[0025]正交试验数据如表2所示。
[0027]表3中，Ki为任一因素水平号为i时，所对应的的试验结果之和;ki表不任一因素水 平为i的试验结果的算术平均值;R为极差。
[0028]由表3可知，极差R2SRPRAR3,因此各因素的主次顺序为FeSO4浓度，H 2O2浓度， 温度，pH值。通过比较K值的大小可得到试验的最优方案，H2O2浓度因素列中，K4 > K2 > K3 > K5 >K1; FeSO4浓度因素列中，K3SK5SK1SK 4SI^pH值因素列中，K3SK4SK1SK2SK 5;温度因 素列中，K5 > K4 > K2 > K3 > K1。因此优方案为H2O2浓度0.4mo I /L，Fe S〇4浓度60mmo I /L，pH值为 6，温度80°(：。
[0029]以上对本发明进行了详细介绍，本发明中应用具体个例对本发明的实施方式进行 了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，应当指出，对于本技术领域的技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可对本发明进行若干改进，这些改进也落入本发 明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 水中硝酸异丙酯的处理方法，其特征在于:包括如下步骤： 向硝酸异丙酯水溶液中加入酸液调节其pH，再与Fenton试剂反应，控制反应温度和反 应时间，使硝酸异丙酯氧化分解;所述Fenton试剂由摩尔浓度为20-100 mmol/L的Fe2+和摩 尔浓度为0.1-0.5 mol/L的H2O2配制。2. 根据权利要求1所述的水中硝酸异丙酯的处理方法，其特征在于，所述pH值为2-10。3. 根据权利要求1所述的水中硝酸异丙酯的处理方法，其特征在于，所述反应温度为60 。(:-80 cC 〇4. 根据权利要求1所述的水中硝酸异丙酯的处理方法，其特征在于，所述反应时间为 60min〇5. 根据权利要求1所述的水中硝酸异丙酯的处理方法，其特征在于，加入酸液为硫酸。6. 根据权利要求1所述的水中硝酸异丙酯的处理方法，其特征在于，先将硝酸异丙酯水 溶液加热至反应温度并保温，调节其PH后，再向其中依次加入硫酸亚铁和过氧化氢溶液。7. 根据权利要求1所述的水中硝酸异丙酯的处理方法，其特征在于，所述pH值为6,控制 反应温度为80°C，所述Fenton试剂由摩尔浓度为60 mmol/L的FeSO4和摩尔浓度为0.4 mol/L 的 H2O2 配制。
【文档编号】C02F1/72GK105923736SQ201610441213
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】陈永康, 陈明华, 葛强, 安振涛, 张力, 王韶光, 王恒闯, 石腾飞
【申请人】中国人民解放军63908部队