[發明專利]一種以鐵和石英砂高能球磨銷毀含氯持久性有機廢物的方法

有效

• 申請號: 201010580101.2
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN102166577A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 黃俊;張望;李錚;余剛;鄧述波;余云飛;隋倩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明屬于有機廢物處理領域，涉及含氯持久性有機廢物的機械化學法處理，具體涉及一種加鐵和石英砂高能球磨銷毀含氯持久性有機廢物的方法。

背景技術

含氯持久性有機廢物來源廣泛，典型的例子包括：歷史遺留的廢棄滴滴涕(DDT)、氯丹、滅蟻靈、六六六、五氯酚、三氯殺螨醇等廢棄有機氯農藥及含高濃度上述物質的廢物；含高濃度五氯硝基苯、六氯苯、五氯苯、得克隆等物質的化工廢渣等。我國環境保護部組織的專項調查(2006年)結果表明，我國殺蟲劑類有機氯農藥廢物總量約為4059～6093噸，主要有DDT、六六六、六氯苯、氯丹和滅蟻靈等。

機械化學又稱機械力化學，是專門研究物質在高能機械力的作用下，由機械能誘導引發物質發生物理化學變化的一門科學，是綠色化學研究的前沿方向之一。機械化學法是一種鋼球研磨提供機械力的持久性有機污染物機械化學降解方法。該方法操作簡單，降解效率高，條件溫和，具有原位修復的應用潛力。

西澳大利亞大學Rowlands等于1994年率先最早在《Nature》雜志上中報道了加氧化鈣球磨機械化學法可降解POPs(持久性有機污染物)的方法。將含DDT、多氯聯苯PCB(Aroclor?1254)、氯苯等氯代有機物的樣品與堿金屬試劑(鈣Ca、鎂Mg、氧化鈣CaO或Fe鐵混合，以直徑12mm的鋼球在密封鋼瓶內研磨，并利用氣相色譜/質譜(GC-MS)檢測樣品中POPs含量。研磨12h后，除Fe外與其余試劑研磨的POPs殘余濃度均極低。Rowlands等對實驗結果進行了總結：(1)球磨機械化學法對固相(DDT)和液相(PCB、氯苯)的POPs均可降解；(2)Mg、Ca、CaO均為高效脫鹵試劑，Fe在研磨12h后仍為不完全脫鹵，當單獨用Fe為脫鹵劑進行DDT、CBz和Arocl?or?1254的振動球磨試驗時，12h后仍不能得到完全反應，殘留量高達36,000、280和120,000ppm。所以自從Rowlands以后多篇文章報道的機械化學法均采用CaO體系對污染物進行處理，還原鐵粉在很長時間內得不到發展應用(Hall，A.K.，Environmental?Science&Technology??30；Nomura，Y.，Environmental?Science&Technology?39；Tanaka，Y.，Journal?ofPhysical?Chemistry?B?107；Zhang，Q.W.Chemosphere?48等)。后來，Brike等(2004)提出了通過加入氫供體試劑來加速反應、適用于液態含鹵代物的降解(如PCB油等)的DMCR工藝(Dehalogenation?By?MechanochemicalReaction)，在其建立金屬單質的反應中加入了氫供體，以加速機械化學反應。但這一體系只適用于液態含鹵代物的降解(如PCB油等)，因為氫供體往往需要以液體的形式注入反應器，對于固態污染物若加入液態氫供體往往會使機械過程失效，而且DMCR工藝只是將氯代污染物脫氯解毒，苯環等脫氯產物仍然存在，并未有達到完全銷毀無害化的程度。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種加鐵和石英砂高能球磨銷毀含氯持久性有機廢物的方法，其處理時間比傳統的氧化鈣工藝縮短25％，具有處理效率高，工藝實現簡單，成本低廉，過程環保的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種以鐵和石英砂高能球磨銷毀含氯持久性有機廢物的方法，包括以下步驟，

第一步，將鐵粉和二氧化硅混合作為反應劑，其中二氧化硅選用20～60目的石英砂，反應劑中石英砂的含量在5％～20％之間；

第二步，將第一步中的反應劑與需處理的含氯持久性有機廢物以質量比15∶1～40∶1的配比加入到球磨機的密閉球磨罐中進行球磨反應，使用的球料比在30∶1～60∶1范圍內，反應時間小于8個小時。

所述鐵粉為微米級，其粒徑為1～100μm。

所述球磨反應過程中，球磨轉速為450～600rpm，在空氣氣氛下密閉球磨罐內常溫常壓下進行。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1)處理效率大大提高，比現有的加氧化鈣工藝節省25％的時間；

2)處理效果好，降解率可達到99％以上；

3)成本低廉，反應原料均為廉價的工業品，不涉及貴金屬或納米金屬等原材料；

4)工藝實現簡單，反應條件溫和，球磨反應保持在中速反應即可，且?為固相反應，不涉及液態有機溶劑和氫供體；

5)過程環保，所獲得的產物在室溫和常壓下性質穩定，且無害化。

附圖說明