专利名称：一种秸秆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法
技术领域：
本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法。
背景技术：
氯代硝基苯是重要的基础有机原料，广泛应用于染料、颜料、医药、农药、橡胶助齐U、工程塑料等领域，其衍生产品达上百种，如对氯苯酚、对氨基二苯胺和2，4_ 二硝基氯苯等。目前环境中绝大部分的氯代硝基苯来自氯代硝基苯生产企业的生产和加工，另外在其运输、贮存或土地填埋、自然环境中芳胺的氧化以及氮氧化物在高度污染的空气中与氯代 芳烃的反应也会产生少量的氯代硝基苯。氯代硝基苯是一类典型的具有“三致”效应和遗传毒性的化合物，美国EPA、欧洲共同体(EEC)及我国先后将其列为优先控制的持久性有毒难降解有机物。由于氯代硝基苯具有抗氧化性、难生物降解、脂溶性、诱变致癌等特点，它可通过呼吸、摄食、皮肤接触等途径进入动物和人体内，能够诱发高铁血红蛋白血症、贫血等一系列血液疾病，还能破坏肺、脾、肾、肝的功能，并直接损害神经系统和免疫系统、诱发癌变等。针对氯代硝基苯类化合物的污染特性，国内外研究者提出多种处理方法，主要有物理法、化学还原法、高级氧化法以及生物法等技术。物理法最常用的是萃取法和吸附法，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。生物降解法虽然环境安全性高、运行成本低，但因氯代硝基苯的生物毒性较强，通常必须将氯代硝基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。近年来，高级化学氧化法的研究工作十分活跃，化学氧化法的处理成本相对较高，尤其是被认为具有良好发展前景的SCWO技术，其装置需要承受高温、高压和强腐蚀，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氯代硝基苯废水，减轻氯代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。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。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；0h，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。然而目前还没有针对氯代硝基苯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氯代硝基苯废水处理方法。
发明内容
本发明的目的就是提供一种秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法。本发明的技术方案如下—种秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，包括以下步骤
(A)根据需要称取一定质量的秸杆炭作为催化剂，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 —定浓度的氯代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O. 1-1. Og/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。本发明处理的氯代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。本发明提供的催化剂为玉米秸杆炭或小麦秸杆炭或水稻秸杆炭粉末。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I.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，本发明对氯代硝基苯的转化率最高可达100%，使其彻底还原转化为苯胺，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物，催化剂为秸杆炭，便宜易得，制备简单且反应活性高，秸杆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。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明提供的秸杆炭催化还原氯代硝基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。实施例I :硫化物还原3-氯硝基苯在8个200ml厌氧模拟反应器中，加入pH为7的磷酸盐缓冲液和浓度为IOOmg/L的3-氯硝基苯废水，向反应器中充入高纯氮气(以去除反应体系中的氧气，形成厌氧环境)，向反应器中分别加入35mg/L、100mg/L、170mg/L、240mg/L还原剂硫化物，然后，1-4号反应器中不加催化剂，在5-8号反应器中分别加入60mg玉米秸杆炭(使其浓度为O. 3g/L)作为反应催化剂。将反应器密封置于旋转振荡器中，于常温常压下以150-200转/分钟的转速震荡反应60小时，3-氯硝基苯的转化率见表I。表I硫化物还原条件下3-氯硝基苯的转化率
权利要求
1.一种秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，其特征在于包括以下步骤 (A)根据需要称取一定质量的秸杆炭作为催化剂，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—定浓度的氯代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I所述的秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，其特征在于步骤(A)所述催化剂的浓度为0. 1-1. Og/L。
3.根据权利要求I所述的秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，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。
4.根据权利要求3所述的秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，其特征在于步骤(D)所述氯代硝基苯废水的浓度为10-200mg/L。
5.根据权利要求I所述秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，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I所述秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，其特征在于步骤(A)所述催化剂为玉米秸杆炭或小麦秸杆炭或水稻秸杆炭粉末。
7.根据权利要求I所述秸杆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法，其特征在于步骤(E)所述震荡反应的转速为150-200转/分钟。
全文摘要
本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种秸秆炭催化还原处理氯代硝基苯废水的方法。本发明主要步骤如下在含有预先称重的秸秆炭粉末的厌氧模拟反应器中，加入缓冲溶液和一定浓度的氯代硝基苯废水，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氯代硝基苯废水处理方法。
文档编号C02F1/70GK102627352SQ20121011147
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者付文君, 刘冠男, 刘新会, 巩文雯, 成登苗, 陶莉 申请人:北京师范大学