[發明專利]超重力強化萃取-催化臭氧化處理高濃度硝基苯廢水的方法及裝置

在審

• 申請號: 201810348756.3
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108675485A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 焦緯洲;劉有智;楊鵬飛
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/38
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬硝基苯廢水處理的技術領域，為解決現有處理硝基苯廢水的方法存在的不足，提出一種超重力強化萃取?催化臭氧化處理高濃度硝基苯廢水的方法及裝置。超重力環境下用萃取法處理高濃度硝基苯廢水，使高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度降低，采用O₃/Fenton法進一步處理達到排放標準；高濃度硝基苯廢水中硝基苯濃度為1000～2000mg/L，萃取劑為環己烷，相比V_環己烷：V_廢水為1:2～2:1，pH5～9，溫度25℃，液體流量40～60L/h。處理效率提高了25%?30%，時間縮短了20%?40%。工藝流程簡單，操作方便，減少水處理成本，可應用于各種有機工業廢水如炸藥廢水、含酚廢水、染料廢水、醫藥廢水等。

技術領域

本發明屬于硝基苯廢水處理的技術領域，具體涉及一種處理高濃度硝基苯廢水的工藝方法，采用超重力技術、萃取和催化臭氧化技術的耦合處理共同作用。

背景技術

硝基苯常用作有機合成中間體，廣泛應用于化工、燃料、材料、焦化等行業中。但硝基苯中的取代基硝基為吸電子基團，化學性質比較穩定，不易被生物降解，可穩定存在于水體中。一旦進入環境中，能夠引起動物神經系統異常癥狀、貧血、肝臟疾病等，現已被我國列入68種重點污染物之一。

目前國內處理該類廢水的方法主要有物理法、化學法和生物法。物理法處理含硝基苯廢水時，硝基苯只是從一相轉移到另一相，硝基苯并未發生改變。對于初始濃度較高的含硝基苯廢水，利用物理法來處理，可以達到降低廢水中硝基苯的濃度，又可以回收部分硝基苯，實現資源利用最大化。其中，萃取法具有能耗低、處理水量大、設備簡單、操作安全等優點，在含苯環化合物的回收利用上使用廣泛，但對于萃取法而言，萃取劑選擇不合適，易導致二次污染；在傳統萃取塔或者攪拌震蕩中進行萃取，存在液滴直徑大，運動速度較慢，湍動程度小，液液萃取過程中傳質推動力小，傳質系數低，萃取級效率低等問題。化學方法是根據化學反應過程電子得失情況將難降解有機物轉化為較易降解物質。其中，O₃/Fenton作為一種高級氧化技術因其氧化能力強等優點被應用于飲用水和污水的處理中。臭氧降解廢水的速率控制步驟為臭氧在氣液界面的傳質，然而臭氧在水中溶解度不高，利用率低，這限制著該項技術的應用。超重力技術以旋轉填料床（rotating packed bed, RPB）為載體，在地球上實現了超重力環境。液體被剪切成液膜、液絲、液滴，增大了相際表面，同時氣液相際表面得到快速更新，極大地強化了傳質過程。郭亮等對超重力場中臭氧傳質性能進行了研究，結果表明，臭氧的溶解速率明顯提高，旋轉填料床設備中K_La值是傳統曝氣反應裝置中K_La值的2.5倍。同時，對于高濃度硝基苯廢水而言，各種方法的單獨使用存在處理效果差或者處理費用高等問題。

O₃/Fenton機理：

控制步驟

k=0.09L/(mol·s)

k=3.9×10⁹L/(mol·s)。

發明內容

本發明為解決現有處理硝基苯廢水的方法存在的上述不足，提出了一種超重力強化萃取-O₃/Fenton法處理高濃度硝基苯廢水的工藝及裝置。

本發明采用如下的技術方案實現：