申请日2011.10.20
公开(公告)日2012.05.30
IPC分类号C02F1/28; C02F101/38; B01J20/24; C02F1/58
摘要
本发明公开了一种处理炸药废水中硝基苯的方法，属于环境保护中废水处理领域。具体方法为：取制糖工业产生的废渣，加入4～5倍质量的木屑，并分别以10～15g/kg的比例加入熟石灰，0.5～1g/kg的比例加入明矾，2～3g/kg的比例加入无机氧化剂，1～2g/kg的比例加入阳离子表面活性剂;搅拌，混匀，控制溶解氧0.2～0.5mg/L，pH=7.5～8.5，温度在30～40°C，电势-20～-35mV，充分发酵熟化15～25天，高温灭菌并粉碎处理，制得生物废渣基吸附剂;以1.0～3.0g/L的投加量将生物废渣基吸附剂加入到硝基苯废水中，调节废水pH为7.5～8.5，搅拌反应6～12小时后滤除吸附剂，检测滤液的硝基苯含量。本发明具有吸附效率高，工艺简单，运行费用低，出水硝基苯稳定达标等特点，充分利用了生产废弃物，实现了以废治废的效果。
权利要求书
1.一种处理炸药废水中硝基苯的方法，其特征在于具体方法为：取制糖工业产生的废渣，加入4～5倍质量的木屑，并分别以10～15g/kg的比例加入熟石灰，0.5～1g/kg的比例加入明矾，2～3g/kg的比例加入无机氧化剂，1～2g/kg的比例加入阳离子表面活性剂;搅拌，混匀，控制溶解氧0.2～0.5mg/L，pH=7.5～8.5，温度在30～40°C，电势-20～-35mV，充分发酵熟化15～25天，高温灭菌并粉碎处理，制得生物废渣基吸附剂;以1.0～3.0g/L的投加量将生物废渣基吸附剂加入到硝基苯废水中，调节废水pH为7.5～8.5，搅拌反应6～12小时后滤除吸附剂，检测滤液的硝基苯含量。
2.根据权利要求1所述的一种处理炸药废水中硝基苯的方法，其特征在于：所述的无机氧化物为高氯酸钾、高铁酸钾、高碘酸钾、重铬酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种处理炸药废水中硝基苯的方法，其特征在于：所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、2-烷基氨基乙基咪唑啉、氯化三乙基苄基铵中的至少一种。
说明书
一种处理炸药废水中硝基苯的方法
技术领域
本发明具体涉及一种处理炸药废水中硝基苯的方法，属于环境保护中废水处理领域。
背景技术
我国水资源短缺，水污染严重，炸药工业是重要污染源之一，生产过程中产生各种污染物，以气体、液体和固体形态排入环境，若不采取适当的措施，会对环境造成严重的污染。火炸药这一高能材料除了用于国防还越来越多的用于国民建设，炸药生产废水中的主要污染物是TNT、RDX以及制造TNT中的中间产物(如SFX、TAX)，这些物质均为高致毒、致癌、致突变物质。因此，必须处理达标后才能排放。
目前，处理炸药废水中硝基苯的方法主要有焚烧法、混凝沉淀法、生化法、化学氧化法、吸附法。焚烧法简单易行，但设备投资大，处理成本高，易造成二次污染，目前一般不推荐采用该法。硝基化合物可与大分子的阳离子表面活性剂形成不溶性的络合物混凝沉淀，产生的沉淀可以很快地过滤，固体干燥后及燃烧时不会爆炸。生物处理技术无二次污染，费用低，在一定条件下，微生物能使废水中的硝基苯得到有效降解，但炸药废水污染物质成分复杂，难降解大分子物质多，可生化性差，严重影响微生物的生长，导致生化法处理效果不佳。化学氧化法是炸药废水物化处理中最重要的方法，其研究深度和广度大大超过其他方法，主要有紫外光系光催化 ，超临界水氧化法，Fenton氧化法等。吸附法是目前处理炸药废水的最为有效的方法，活性炭吸附目前已成功用于生产上，但热分解被吸附的炸药会有爆炸危险。
生物吸附技术以其具有吸附容量大、选择性强、效率高、消耗少等诸多优点吸引了众多研究人员的目光。近年来，那些容易获得、价格低廉、吸附能力不亚于活体生物吸附剂的非活体生物体成为了人们努力寻找的对象。
长期以来，制糖废渣用作牲畜的饲料，近年来，制糖工业发展较快，废渣产量不断增大，而直接做饲料喂养牲畜却日趋减少，致使制糖废渣售价低廉，难销滞销现象严重。
我国每年产生大量的木屑未得到综合利用，被直接焚烧，造成了大气污染、土壤矿化、火灾事故等大量的社会经济和生态问题。
本发明利用制糖废渣和木屑等通过发酵制得生物废渣基吸附剂，提供了制糖废渣的另一种销路，实现了一部分木屑的综合利用，保护了环境，拓宽了废水生物处理过程吸附剂的选择范围，实现了废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种利用生物废渣基处理炸药废水中硝基苯的方法。本发明具有吸附效率高，工艺简单，运行费用低，出水硝基苯稳定达标等特点，充分利用了生产废弃物，实现了以废治废的效果。
本发明的技术方案如下：
(1) 取制糖工业产生的废渣，加入4～5倍质量的木屑，并分别以10～15g/kg的比例加入熟石灰，0.5～1g/kg的比例加入明矾，2～3g/kg的比例加入无机氧化剂，1～2g/kg的比例加入阳离子表面活性剂;搅拌，混匀，控制溶解氧0.2～0.5mg/L，pH=7.5～8.5，温度在30～40°C，电势-20～-35mV，充分发酵熟化15～25天，高温灭菌并粉碎处理，制得生物废渣基吸附剂;
(2) 以1.0～3.0g/L的投加量将生物废渣基吸附剂加入到硝基苯废水中，调节废水pH为7.5～8.5，搅拌反应6～12小时后滤除吸附剂，检测出水的硝基苯含量。
所述的无机氧化物为高氯酸钾、高铁酸钾、高碘酸钾、重铬酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、2-烷基氨基乙基咪唑啉、氯化三乙基苄基铵中的至少一种。
本发明生物废渣基吸附剂，具有巨大的比表面积，丰富的孔隙，能高选择性地吸附硝基苯，有效地处理炸药废水。
本发明吸附剂吸附硝基苯的最佳pH是通过实验室模拟废水确定的。
取1L的100mg/L的硝基苯模拟废水，通过加入氢氧化钠或盐酸调节pH为5～10系列溶液，加入1g生物废渣基吸附剂，振荡器上搅拌10h后，过滤，确定吸附剂在不同pH下的去除率(表1)。
表1 生物废渣基吸附剂在不同pH条件对硝基苯的去除
pH值 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 去除率(100%) 21.41 34.89 99.71 99.09 78.65
因此，本发明方法处理炸弹废水中硝基苯的最佳pH范围为7.5～8.5。
本发明生物废渣基吸附剂适宜处理的硝基苯废水浓度，是由一系列的模拟硝基苯废水在最佳pH范围内，通过测定滤液中硝基苯浓度，结合《污水综合排放标准》硝基苯的三级标准5.0mg/L，来综合确定的。分别取硝基苯浓度为80，160，240，320，400，480，560mg/L的模拟废水1L，加入酸碱，调节各溶液的pH值为7.5～8.5，加入1g生物废渣基吸附剂，振荡吸附10h，过滤，测定滤液中硝基苯浓度(表2)，结合《污水综合排放标准》硝基苯的三级标准5.0mg/L，确定硝基苯的最高处理浓度。
表2 生物废渣基吸附剂对不同初始浓度硝基苯的去除(单位：mg/L)
初始浓度 80 160 240 320 400 480 560 滤液浓度 0.004 0.6 1.8 3.1 4.9 5.9 6.1
本发明对于高于400mg/L的硝基苯废水也有较高的吸附性能，去除率均可达到98%以上，但残余的硝基苯超过了5mg/L，没有达到三级标准，因此，用本发明生物废渣基作吸附剂时，炸弹废水的硝基苯含量不宜超过400mg/L。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步详细的描述。
实例1
取制糖工业产生的废渣400kg，加入1800kg木屑，并加入5kg熟石灰，0.3kg明矾，1kg高铁酸钾，0.7kg氯化三乙基苄基铵;搅拌，混匀，控制溶解氧0.4mg/L，pH=8.0，温度在35°C，电势-30mV，充分发酵熟化25天，初步粉碎，在100°C烘箱中杀菌并烘干10h，利用植物粉碎机粉碎后，过1mm的样品筛，得到本发明生物废渣基吸附剂。
实例2
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水1.0g的投加量加入到硝基苯浓度为40 mg/L的炸药废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=7.5，搅拌反应6小时后滤除吸附剂，滤液中未检测出硝基苯含量。
实例3
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水1.5g的投加量加入到硝基苯浓度为100 mg/L的炸药废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=8.0，搅拌反应8小时后滤除吸附剂，滤液中硝基苯含量0.1mg/L，硝基苯去除率达到了99.9%。
实例4
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水2.0g的投加量加入到硝基苯浓度为180 mg/L的炸药废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=8.0，搅拌反应10小时后滤除吸附剂，滤液中硝基苯含量0.4mg/L，硝基苯去除率达到了99.8%。
实例5
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水2.0g的投加量加入到硝基苯浓度为270 mg/L的炸药废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=8.5，搅拌反应10小时后滤除吸附剂，滤液中硝基苯含量1.4mg/L，硝基苯去除率达到了99.5%。
实例6
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水2.5g的投加量加入到硝基苯浓度为350 mg/L的炸药废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=7.5，搅拌反应11小时后滤除吸附剂，滤液中硝基苯含量2.0mg/L，硝基苯去除率达到了99.4%。
实例7
将实例1生物废渣基吸附剂以每升废水3.0g的投加量加入到硝基苯浓度为400 mg/L的炸药废水中，用氢氧化钠或盐酸调节废水pH=8.0，搅拌反应12小时后滤除吸附剂，滤液中硝基苯含量4.1mg/L，硝基苯去除率达到了99.97%。