申请日2004.11.12
公开(公告)日2005.05.11
IPC分类号C02F1/28; C02F1/58
摘要
本发明公开一种吸附分离技术，利用HZSM-5沸石的选择吸附作用，分离性质相近的含硝基甲苯异构体的有机废水。本发明的HZSM-5沸石吸附分离含硝基甲苯废水及资源回收的方法，采用静态处理方法，将要处理的含硝基甲苯异构体的有机废水输送至吸附容器进行吸附，吸附条件为：HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm;邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～5∶1;处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比为0.02～0.1;振动转速为50～200转/分;温度范围为275～340K;吸附时间为10s～12h。本方法高效低耗，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1、一种用沸石吸附分离硝基甲苯废水及资源回收的方法，其特征是采用静态处理方 法，将要处理的含硝基甲苯异构体的有机废水输送至吸附容器进行吸附，吸附条件为： HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm;邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～ 5∶1;处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比为0.02～0.1;振动转速为50～ 200转/分;温度范围为275～340K;吸附时间为10s～12h。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石 颗粒的质量比为0.05。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于HZSM-5沸石在使用前用稀HNO3处 理，并烘干。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述稀HNO3为1%HNO3。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征是：HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm; 邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～2∶1;振动转速为100～150转/分;温 度范围为278～323K;吸附时间为10s～2h。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征是在硝基甲苯废水进入吸附容器前，需进行 一些常规预处理。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征是所述常规预处理为过滤。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征是搅拌采用恒温摇床振动或采用恒温磁力搅 拌器搅拌。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征是吸附容器封闭或开口。
说明书
用沸石吸附分离硝基甲苯废水及资源回收的方法
技术领域
本发明涉及一种吸附分离技术，利用HZSM-5沸石的选择性吸附作用，分离提纯含 硝基甲苯异构体的有机废水。
背景技术
吸附是一种低能耗的固相萃取分离技术。吸附作用是由于固体表面的分子或原子因 受力不均衡而具有剩余的表面能。当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸 引而滞留在固体表面上，使被吸附分子在吸附剂表面浓度高于溶液本体相中浓度。用吸 附法处理精细有机化工废水主要采用的吸附剂有活性炭、改性纤维素和树脂等。活性炭 吸附性能较佳，但其再生困难(需要过热蒸汽和较高温度)，吸附的物质难以实现资源化。 吸附树脂在各个领域得到应用并形成一种独特的吸附分离技术。但现有树脂的选择性不 高，对于性质相近的有机物异构体或同系物的有效分离还很困难。
沸石是一种多孔的硅铝酸盐晶体，是由硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体单元通 过处于四面体顶点的氧原子交错排列成空间网络结构。在晶体结构中存在着大量的空穴， 空穴内分布着可移动的水分子和阳离子。这种结构特点使沸石具有选择吸附、催化和离 子交换三大特性。HZSM-5属中孔沸石，具有三维立体交叉的孔道体系，孔道直径为0.51 ×0.55nm、0.54×0.56nm，这两种不同类型的孔道相互垂直形成的交叉点的直径为 0.89nm。由于其均匀的微孔与一般物质的分子大小相当，由此形成了分子筛的选择吸附 特性，即HZSM-5沸石孔径的大小决定可以进入其晶穴内部的分子大小，只有比沸石孔 径小的分子或离子才能进入。在硝基甲苯的同分异构体中，对位异构体的临界动力学直 径稍小于HZSM-5沸石的孔道直径，而邻位与间位异构体较HZSM-5沸石的孔道直径大。 这样由于孔道的阻碍作用，使得分子临界直径较小的对位异构体比邻位与间位异构体更 易于扩散到孔内而吸附在内表面的活性中心上，表现出对对位异构体具有选择吸附的性 能。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸附分离技术，利用HZSM-5沸石的选择吸附作用，分离 性质相近的含硝基甲苯异构体的有机废水。
本发明的技术方案如下：
一种用沸石吸附分离硝基甲苯废水及资源回收的方法，其特征是采用静态处理方法， 将要处理的含硝基甲苯异构体的有机废水输送至吸附容器进行吸附，吸附条件为： HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm;邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～ 5∶1;处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比为0.02～0.1;振动转速为50～ 200转/分;温度范围为275～340K;吸附时间为10s～12h。
处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比最佳为0.05。
HZSM-5沸石在使用前用稀HNO3处理，并烘干，稀HNO3为1%HNO3。
HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm;邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比 为1～2∶1;振动转速为100～150转/分;温度范围为278～323K;吸附时间为10s～2h。
硝基甲苯废水进入吸附容器前，需进行一些常规预处理，如过滤等。
搅拌可采用恒温摇床振动，也可采用恒温磁力搅拌器搅拌。
吸附容器封闭或开口。
硝基甲苯异构体的分离效果与其性质与分子直径有关。HZSM-5沸石孔径的大小决 定可以进入其晶穴内部的分子大小，只有比沸石孔径小的分子或离子才能进入。
有机物异构体的分离效果与HZSM-5沸石表面结构有关。钝化HZSM-5沸石表面的 非选择性酸性位及压缩HZSM-5沸石孔径可提高有机物异构体的分离效果。对位硝基甲 苯的分离效果优于对位硝基甲苯的分离效果。
本发明用于处理含硝基甲苯异构体的有机废水时，可以使得对位异构体从混合液中 的分离效率高于99.5%以上，且具有较高的回收率，高效低耗，实现了废水的资源化。 同时，HZSM-5沸石是一种无毒、无味、对环境没有影响的吸附剂，并且有极好的耐酸 性、热稳定性和水蒸气稳定性。因此，本发明用于处理有机废水具有良好的经济效益与 环境效益。本发明高效低耗，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面通过实例对本发明作进一步地描述。
实施例1：处理生产硝基甲苯过程中的的碱洗废水，取该废水400ml，其中对硝基 甲苯初始浓度为50.0mg/L，取HZSM-5沸石质量为0.45g。HZSM-5沸石Si/Al为48; 颗粒平均直径为5μm;吸附容器封闭;采用磁力搅拌，振动转速为150转/分;邻硝基甲 苯初始浓度与对硝基甲苯初始浓度之比为1∶1;温度取300K;吸附时间为20min。对硝 基甲苯的分离率高达98.8%以上。采用乙醇作为回收液，在303K时对硝基甲苯的回收 率为98.5%。
实施例2：将实施例1中HZSM-5沸石Si/Al为10，其它操作条件保持不变，对硝 基甲苯的回收率同实施例1相当。
实施例3：将实施例1中HZSM-5沸石Si/Al为无穷大，即沸石中不含Al，其它操 作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率较实施例1稍差。
实施例4：实施例1中，其它条件不变，吸附时间为5min时，对硝基甲苯的分离率 达97.1%以上;吸附时间为60min时，对硝基甲苯的分离率为97.3%。
实施例5：将实施例1中的邻硝基甲苯初始浓度与对硝基甲苯初始浓度之比改为2∶1， 其它操作条件保持不变，对硝基甲苯和邻硝基甲苯的分离率为98.2%。
实施例6：实施例1中，其它条件不变，温度取278K时，对硝基甲苯的分离率为 99.0%;温度取323K时，对硝基氯苯的分离率为97.0%。
实施例7：将实施例1中的封闭容器改为敞口，其它操作条件保持不变，对硝基甲 苯的分离率基本不变。
实施例8：将实施例1中的洗脱温度改为320K，其它操作条件保持不变，对硝基甲 苯的回收率达99.5%。
实施例9：将实施例1中的回收液改为甲醇，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯 的回收率为86.9%。
实施例10：实施例1中处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比约为0.04， 现将二者质量比改为0.02，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率较实施例1稍 差。
实施例11：实施例1中处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比约为0.04， 现将二者质量比改为0.09，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率同实施例1相 当。