申请日2014.07.08
公开(公告)日2014.09.24
IPC分类号C02F1/70
摘要
本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法。本发明主要步骤如下：在含有预先称重的竹炭粉末的厌氧模拟反应器中，加入缓冲溶液和一定浓度的(含取代基的)硝基苯酚废水，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亚硫酸钠溶液。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处理方法。
权利要求书
1.一种竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
(A)根据需要称取一定质量的竹炭作为催化剂，并转移到1L的厌氧模拟反应器中;
(B)将0.1-0.2L、20mM的缓冲溶液和0.8L一定浓度的(含取代基的)硝基苯酚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亚硫酸钠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(25℃，1atm)下震荡反应。
2.根据权利要求1所述竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，其特征在于：步骤(A) 所述竹炭催化剂为竹材及加工剩余物经高温热解的产物，其元素组成为，C元素78.88%，H元素10.65%， N元素3.21%，0元素7.26;BET比表面积为214.2m2/g;总孔容为0.1225ml/g;微孔率为82.26%。
3.根据权利要求1所述竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，其特征在于：步骤(A) 所述催化剂的浓度为0.1-5.0g/L。
4.根据权利要求1所述竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，其特征在于：步骤(B) 所述缓冲液为Na2HPO4/NaH2PO4冲液，用以调节反应体系的pH值范围在5-9之间。
5.根据权利要求1所述竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，其特征在于：步骤(D) 所述(含取代基的)硝基苯酚废水的浓度为10-1000mg/L。
6.根据权利要求1所述竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，其特征在于：步骤(D) 所述还原剂为亚硫酸钠所配置的溶液，其浓度为35-960mg/L。
7.根据权利要求1所述竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，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
一种竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法
技术领域
本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的 方法。
背景技术
硝基苯酚(Nitrophenol)是工业生产中广泛应用的一种有机物质，环境中的硝基苯酚通常主要来自有 机合成、制造染料以及生产炸药等行业。目前，在空气、水和土壤中都发现有少量的硝基苯酚类物质。这 类物质在自然界中存在时间长，容易在生物体内富集滞留，严重时导致人类和动物畸变、血液疾病、肝肾 损伤、雌性化以及癌变，对人类的生命和生活带来了严重威胁。鉴于硝基苯酚类物质的极强毒性，2-硝基 苯酚(又称邻硝基苯酚，o-NP)，4-硝基苯酚(又称对硝基苯酚，p-NP)，2，4-二硝基苯酚已被美国环境保 护署(EPA)列为优先危险污染物。
处理有机废水的传统方法有生化法、吸附法、液膜法和化学氧化法等。然而含有硝基苯酚的废水处理 是一个难点，在苯环中出现的硝基基团促进了化学和生物降解的稳定性。此类污染物不能被好氧生物降解， 同时好氧降解产生了被认为有致癌作用的亚硝基和羟胺，因此利用普通生化法处理效果不理想。吸附法和 液膜法只是一般的分离操作，污染物从一相转到另外一相，带来二次污染。近年来，国内外对于化学法， 特别是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硝基苯废水，减轻硝基苯酚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，因此有必要开发一种反应条件温和，简便易行快速高效的处理方法。
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。据报道，某些硝基芳香类化合物(如， 硝基苯，2，4-二硝基甲苯，3-氯硝基苯，4-硝基苯酚等)在还原剂和黑炭的作用下能发生快速的还原反应 (Kemper等，2008;Oh等，2009;Yu等，2011;2012;Amezquit等，2013)。目前还未见催化还原法处 理硝基苯酚废水的相关发明专利。
发明内容
本发明的目的就是提供一种竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法。
本发明的技术方案如下：
一种竹炭催化还原处理(含取代基的)硝基苯酚废水的方法，包括以下步骤：
(A)根据需要称取一定质量的竹炭作为催化剂，并转移到1L的厌氧模拟反应器中;
(B)将0.1-0.2L、20mM的缓冲溶液和0.8L一定浓度的(含取代基的)硝基苯酚废水加入到厌氧 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亚硫酸钠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(25℃，1atm)下震荡反应。
本发明所述竹炭催化剂为竹材及加工剩余物经高温热解的产物，其元素组成为，C元素78.88%，H元 素10.65%，N元素3.21%，O元素7.26;BET比表面积为214.2m2/g;总孔容为0.1225ml/g;微孔率为82.26%。
本发明提供的催化剂的浓度为0.1-5.0g/L。
本发明提供的缓冲液为：Na2HPO4/NaH2PO4冲液，用以调节反应体系的pH值范围在5-9之间。
本发明处理的(含取代基的)硝基苯酚废水的浓度为10-1000mg/L。
本发明提供的还原剂为亚硫酸钠所配置的溶液，其浓度为35-960mg/L。
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(含取代基的)硝基苯酚的转化率最高可达100%， 使其彻底还原转化为相应的胺基苯酚类物质，不会造成二次污染;
3.处理成本低，本发明所用还原剂为亚硫酸钠，催化剂为竹炭，便宜易得，制备简单且反应活性高， 竹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。