[發(fā)明專利]一種活性炭催化還原處理對(duì)硝基苯甲酸廢水的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410320865.6
• 申請(qǐng)日: 2014-07-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104045141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉新會(huì);鞏文雯;梁寶翠;趙勝男;侯靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/70
• 分類號(hào): C02F1/70;C02F101/38
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種活性炭催化還原處理對(duì)硝基苯甲酸廢水的方法。

背景技術(shù)

芳香族硝基化合物是重要的有機(jī)化工原料及中間體，因生物難降解而造成長(zhǎng)期累積產(chǎn)生的工業(yè)廢水帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題已引起廣泛關(guān)注。對(duì)硝基苯甲酸是一種有用的有機(jī)合成中間體主要用于醫(yī)藥(制備麻醉劑)、染料和農(nóng)藥的生產(chǎn)。目前，在空氣、水和土壤中都發(fā)現(xiàn)有少量的硝基苯甲酸類物質(zhì)。這類物質(zhì)對(duì)眼睛、皮膚、粘膜和上呼吸道均有刺激作用。

處理有機(jī)廢水的傳統(tǒng)方法有生化法、吸附法、液膜法、電化學(xué)法和化學(xué)氧化法等。但這些方法均有一定的缺陷和局限性，因此有必要開(kāi)發(fā)一種反應(yīng)條件溫和，簡(jiǎn)便易行快速高效的處理方法。近年來(lái)，化學(xué)還原法處理硝基苯類廢水的方法受到了人們的關(guān)注。據(jù)報(bào)道，某些硝基芳香類化合物(如，硝基苯，2，4-二硝基甲苯，3-氯硝基苯，4-硝基苯酚等)在還原劑和黑炭的作用下能發(fā)生快速的還原反應(yīng)(Kemper等，2008；Oh等，2009；Yu等，2011；2012；Amezquit等，2013)。目前還未見(jiàn)催化還原法處理對(duì)硝基苯甲酸廢水的相關(guān)發(fā)明專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種活性炭催化還原處理對(duì)硝基苯甲酸廢水的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種活性炭催化還原處理對(duì)硝基苯甲酸廢水的方法，包括以下步驟：

(A)根據(jù)需要稱取一定質(zhì)量的活性炭作為催化劑，并轉(zhuǎn)移到1L的厭氧模擬反應(yīng)器中；

(B)將0.1-0.2L、20mM的緩沖溶液和0.8L一定濃度的對(duì)硝基苯甲酸廢水加入到厭氧模擬反應(yīng)器中，并將反應(yīng)器密封；

(C)用99.99％的高純氮?dú)鈱⒎磻?yīng)器頂空及水溶液中的氧氣排盡，以確保厭氧狀態(tài)；

(D)根據(jù)不同的需要用氣密性注射器將還原劑硫代硫酸鈉溶液加入到反應(yīng)器中；

(E)將反應(yīng)器置于回旋振蕩器上于常溫常壓(25℃，1atm)下震蕩反應(yīng)。

本發(fā)明所述活性炭的原料為椰子殼，其元素組成為，C元素86.67％，H元素5.23％，N元素4.02％，O元素4.08％；BET比表面積為1474m²/g；總孔容為1.141ml/g；微孔率為42.35％。

本發(fā)明提供的催化劑的濃度為0.1-1.0g/L。

本發(fā)明提供的緩沖液為：Na₂HPO₄/NaH₂PO₄沖液，用以調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值范圍在5-9之間。

本發(fā)明處理的對(duì)硝基苯甲酸廢水的濃度為10-200mg/L。

本發(fā)明提供的還原劑為硫代硫酸鈉所配置的溶液，其濃度為35-240mg/L。

本發(fā)明提供的震蕩反應(yīng)的轉(zhuǎn)速為150-200轉(zhuǎn)/分鐘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.反應(yīng)體系溫和，均在常溫常壓下反應(yīng)，不僅對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求不高，耗能也很低，方法簡(jiǎn)單易行，可操作性強(qiáng)，便于在實(shí)際中推廣應(yīng)用；

2.反應(yīng)快速高效，對(duì)污染物的還原轉(zhuǎn)化徹底，本發(fā)明對(duì)對(duì)硝基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)100％，使其徹底還原轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的對(duì)胺基苯甲酸，不會(huì)造成二次污染；

3.處理成本低，本發(fā)明所用還原劑為硫代硫酸鈉，催化劑為活性炭，便宜易得且反應(yīng)活性高，活性炭清洗后可重復(fù)使用，節(jié)省成本，具有顯著的環(huán)境優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的活性炭催化還原處理對(duì)硝基苯甲酸廢水的方法及效果進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明。

實(shí)施例1：硫代硫酸鈉還原對(duì)硝基苯甲酸廢水

在8個(gè)1L厭氧模擬反應(yīng)器中，加入pH為7的磷酸鹽緩沖液和濃度為30mg/L的對(duì)硝基苯甲酸廢水，向反應(yīng)器中充入高純氮?dú)?以去除反應(yīng)體系中的氧氣，形成厭氧環(huán)境)，向反應(yīng)器中分別加入35mg/L、100mg/L、170mg/L、240mg/L還原劑硫代硫酸鈉溶液，然后，1-4號(hào)反應(yīng)器中不加催化劑，在5-8號(hào)反應(yīng)器中分別加入0.5g活性炭(使其濃度為0.5g/L)作為反應(yīng)催化劑。將反應(yīng)器密封置于旋轉(zhuǎn)振蕩器中，于常溫常壓下以150-200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速震蕩反應(yīng)48小時(shí)，反應(yīng)后還原產(chǎn)物為對(duì)胺基苯甲酸。對(duì)硝基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率見(jiàn)表1。

表1?硫代硫酸鈉還原條件下對(duì)硝基苯甲酸的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例2：不同催化劑濃度條件下對(duì)硝基苯甲酸的還原轉(zhuǎn)化