申请日2016.03.25
公开(公告)日2016.06.29
IPC分类号C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种转化废水中水合肼的方法，包括：在含有水合肼的废水中加入过渡金属化合物和醇溶剂，再用NaOH或氨水调节pH至9～14，接着在50～200rpm的搅拌速度和10～40℃的温度下进行反应，反应时间为18～24h，其中过渡金属化合物为Fe、Co、Ni、Ru、Pd或Pt的氯化物或硝酸化合物，过渡金属化合物与水合肼的摩尔比为1:400～500，醇溶剂与保护剂的质量比为20～40:1。本发明克服了传统的氨氮废水处理工艺中设备体积庞大、动力消耗大、成本能耗高、占地面积大、水质要求严格等一系列问题。
权利要求书
1.一种转化废水中水合肼的方法，其特征在于：包括：在含有水合肼的废水中加入过渡金属化合物和醇溶剂，再用NaOH或氨水调节pH至9～14，接着在50～200rpm的搅拌速度和10～40℃的温度下进行反应，反应时间为18～24h，其中过渡金属化合物为Fe、Co、Ni、Ru、Pd或Pt的氯化物或硝酸化合物，过渡金属化合物与水合肼的摩尔比为1:400～500，醇溶剂与保护剂的质量比为20～40:1。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在用NaOH或氨水调节pH至9～14之前，还要加入保护剂，保护剂与过渡金属化合物的质量比为1～1.5:1。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述保护剂为PVP、PVA或PEG。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述醇溶剂为甲醇或乙醇。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述乙醇为95%乙醇。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述搅拌速度为80rpm。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述反应时间为24h。
说明书
一种转化废水中水合肼的方法
技术领域
本发明属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种转化废水中水合肼的方法。
背景技术
水合肼是重要的精细有机合成原料，具有广泛的用途。主要有35%、40%、55%、64%、80%、85%及100%多种规格，其用途非常广泛，肼的用途分配中1/3以上是作锅炉水的去氧剂，发泡剂用的肼(包括水合肼和硫酸肼)约占30%，用于制药占10%。由于水合肼分子中含有两个具有亲核性的氮和四个可以置换的活泼的氢，因此，以水合肼为原料的精细化工产品几乎涉及所有领域。水合肼是强还原剂，具有强的还原性和腐蚀性，能腐蚀玻璃、橡胶、皮革、软木等。具强碱性，脱水即成肼，是一种非常重要的化学原料。在消费品行业，主要用于生产发泡剂;在制药行业，是生产各种药品的关键成分;另还可以用于生产杀虫剂、杀菌剂等数十种农药;在工业领域，可作为抗氧化剂。由于水合肼的强还原性，以及与氧气反应产物无毒、无腐蚀的特点，同时还大量应用于大型发电锅炉用水的脱氧处理或做为电镀行业的清洗剂。
水体中的氨氮类物质是我国废水中的一项主要污染指标，水体中的氨氮类物质会造成水体的富营养化，降低水体的观赏价值，严重时甚至危害人类及生物的生存。所以在生产过程中，含水合肼废水不能直接排放出去，必须经过废水处理，其工业生产成本必然增加。国内较常用的处理含水合肼的氨氮废水的方法主要有物化法、化学氧化法、离子交换法、化学沉淀法和生物处理法等。物化法主要包括吹脱法和汽提法，这两种方法均是将废水和气体接触，使氨氮物质从液相转移到气相，处理机理为传质过程，现均用于高浓度氨氮废水的处理。但物化法所需的设备体积庞大，动力消耗大，且去除效果有限。化学氧化法处理氨氮废水实用性较好的技术就是氯化法。氯化法是将足够量的氯气或次氯酸钠投入到废水中，废水中的氨氮被氧化成氮气而被脱去。该方法会产生氯胺和氯代有机物等副产物造成二次污染，须经过二次处理，考虑成本和能耗因素，不适于大水量高浓度氨氮废水的处理。离子交换法是在离子交换柱内借助离子交换剂上的离子和废水中的铵离子进行交换反应，从而达到废水脱氮的目的，该方法适用于中低浓度的氨氮废水处理。化学沉淀法是向氨氮废水中投加可溶性的镁盐和磷酸盐，使废水中的氨氮转化为MgNH4PO4·6H2O沉淀，从而去除废水中的氨氮。此法药剂用量大，成本较高，处理过程中产生的大量污泥的二次处理，以及药剂投加引入的氯离子和磷酸盐的污染仍是需要解决的问题。生物处理法处理效果受生物活性的限制，该技术对入水水质要求较严格，占地面积大，低温时效率低，周期长，并不适合大面积推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种转化废水中水合肼的方法。
本发明的原理如下：
本发明是使用过渡金属化合物处理含水合肼的废水，其中加入保护剂，水合肼和过渡金属化合物正常情况下发生氧化还原反应生成氮气，当水合肼过量时反应中生成的过渡金属粉具有一定的自催化作用，它的存在一定程度上加快了水合肼自身的分解，从而达到降解水合肼的目的。以镍基化合物为例，具体反应如下：
水合肼少量时：2Ni2++N2H4+4OH-→2Ni↓+N2↑+4H2O
水合肼过量时：N2H4·H2O→N2H4+H2O
在上述反应中，醇溶剂使水合肼、保护剂和过渡金属离子分散更均匀，并不直接参与反应;保护剂的加入量并不影响反应进行，甚至可以不加。该反应需在碱性条件下进行，需调节溶液pH成碱性;反应温度主要控制反应速率，但从废水处理成本的角度看，温度不易过高，常温就行。
本发明的具体技术方案如下：
一种转化废水中水合肼的方法，包括：在含有水合肼的废水中加入过渡金属化合物和醇溶剂，再用NaOH或氨水调节pH至9～14，接着在50～200rpm的搅拌速度和10～40℃的温度下进行反应，反应时间为18～24h，其中过渡金属化合物为Fe、Co、Ni、Ru、Pd或Pt的氯化物或硝酸化合物，过渡金属化合物与水合肼的摩尔比为1:400～500，醇溶剂与保护剂的质量比为20～40:1。
在本发明的一个优选实施方案中，在用NaOH或氨水调节pH至9～14之前，还要加入保护剂，保护剂与过渡金属化合物的质量比为1～1.5:1。进一步优选的，所述保护剂为PVP、PVA或PEG。
在本发明的一个优选实施方案中，所述醇溶剂为甲醇或乙醇。进一步优选的，所述乙醇为95%乙醇。
在本发明的一个优选实施方案中，所述搅拌速度为80rpm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述反应时间为24h。
本发明的有益效果是：
1、本发明的方法针对含水合肼反应液的转化问题，提出了一种新型的催化氧化降解氨氮废水中的水合肼的方法，该方法克服了传统的氨氮废水处理工艺中设备体积庞大、动力消耗大、成本能耗高、占地面积大、水质要求严格等一系列问题。
2、本发明的方法中，水合肼转化程度可控、后续处理工艺简单，反应条件温和，有广泛的应用推广前景。