硝基苯與水互不相溶,,一旦排入水中便難以自然"/>
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發(fā)布時間: | 2023-11-24 00:24 |
最后更新: | 2023-11-24 00:24 |
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硝基苯是一種重要的有機化工原料,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)制藥,、染料紡織等領(lǐng)域,。硝基苯與水互不相溶,一旦排入水中便難以自然分解,。隨著積累量的不斷增大,,會造成嚴(yán)重的水污染問題,給人類和自然帶來極大的危害,。硝基苯自身也具有較強的毒性,,當(dāng)人體接觸或吸入大劑量的硝基苯時,可造成血紅蛋白絡(luò)合或氧化,,甚至急性中毒,。
隨著人口膨脹及當(dāng)代各項工業(yè)的迅速發(fā)展,對硝基苯的需求量正以每年約3%的速度不斷增長,,每年約有10000t含硝基苯的工業(yè)廢水排入水體中,。尋求一種行之有效的降解水體中硝基苯的方法,已經(jīng)成為人類面臨的巨大挑戰(zhàn)和急需解決的問題,。
1,、物理法
常用降解硝基苯的物理方法主要有吸附法、膜分離法和萃取法,。采用物理方法降解硝基苯,,生產(chǎn)工藝簡便、快捷,,生產(chǎn)成本較低,且不會生成對環(huán)境產(chǎn)生二次污染的物質(zhì),。這類方法也存在一定的問題,,例如吸附效率不穩(wěn)定、周期較長等,。
1.1 吸附法
吸附法的作用原理是經(jīng)過吸附劑的吸附,,去除溶液中的硝基苯,再將吸附劑進行解析,。這種方法是目前普遍應(yīng)用的降解硝基苯的方法,。1928年,RothMilton采用活性炭吸附廢水中的硝基苯,,并取得了較好的效果,。
由于傳統(tǒng)的活性炭再生能力不佳,吸附效率不穩(wěn)定,,對活性炭進行改良成為當(dāng)今研究的熱點,。趙謙等選取一定量化學(xué)試劑,在300℃條件下進行熱處理,對活性炭改性,,提高活性炭表面的化學(xué)官能團數(shù)量,。經(jīng)過改性的活性炭可重復(fù)使用多次,并且大大簡化再生工藝,。周宏躍等采用shuihejing作為反應(yīng)的還原劑,,經(jīng)強酸或氮氣等處理的活性炭作為催化劑,降解廢水中的硝基苯,。研究表明,,活性炭表面形成了大量含氧官能團,加快硝基苯的降解效率,。其中,,經(jīng)過鹽酸處理的活性炭表面形成含氧官能團多,對硝基苯的降解效率好,。
隨著研究,,大孔吸附樹脂和改良型膨潤土等物質(zhì)也開始廣泛應(yīng)用于處理廢水中的硝基苯。王海志等采用羥基修飾的方法修飾高分子樹脂,,制得超高交聯(lián)吸附樹脂PDVP,。以硝基苯為吸附對象進行吸附。結(jié)果表明,,PDVP型樹脂對硝基苯的吸附量高于未修飾的樹脂,。周穎等經(jīng)過懸浮聚合后,制得丙烯酸系高吸油性樹脂,,采用制得的樹脂吸附廢水中的硝基苯,。實驗結(jié)果表明,當(dāng)樹脂質(zhì)量濃度為25g/L時,,廢水中硝基苯降解率達到70.0%,,性能良好,且效果穩(wěn)定,。
膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的黏土,,改性后可用于去除水中的硝基苯。葛淵數(shù)等研究發(fā)現(xiàn),,有機膨潤土經(jīng)陽-非離子改性后,,對廢水中硝基苯的吸附性明顯加強,并且陽-非離子有機膨潤土對硝基苯的吸附性能隨著陽離子表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而升高,。胡六江等采用FeSO4與NaBH4進行反應(yīng),,制成負(fù)載型的納米鐵,并降解廢水中的硝基苯,。實驗結(jié)果表明,,改性后的膨潤土對硝基苯的降解率遠(yuǎn)高于相同含量的膨潤土。
1.2 膜分離法
膜分離技術(shù)是一種利用分子半徑不同,通過半透膜實現(xiàn)對不同粒徑分子選擇性分離的技術(shù),。膜分離技術(shù)具有對環(huán)境友好,、選擇性靈敏、能耗低等優(yōu)點,,在工業(yè)生產(chǎn)中起到越來越重要的作用,。夏光志等經(jīng)過負(fù)載工藝,制得Pr3+∶Y2SiO5/TiO2復(fù)合膜,,并采用該膜對初始質(zhì)量濃度為12mg/L的硝基苯溶液進行降解,,12h后的降解率可達87.0%。重復(fù)使用4次后,,降解率仍可達70.0%,,具有良好的重復(fù)使用性,可有效降解廢水中的硝基苯,。鄧愛妮等選用環(huán)氧樹脂基聚合物膜,,在電場作用下降解廢水中的硝基苯。結(jié)果表明,,膜上施加的控制電位大小會影響廢水中硝基苯的去除量,。當(dāng)選用控制電壓-0.3kV、溶液pH=4的條件時,,環(huán)氧樹脂基聚合物膜對硝基苯降解率可達79.8%以上,。
1.3 萃取法
萃取法是利用溶質(zhì)溶解度的差異,通過一種溶劑把溶質(zhì)從另一溶劑所組成的溶液里提取出來的方法,。T.Nakai等采用超臨界CO2與硝基苯溶液逆向接觸的方式觀測超臨界CO2對硝基苯的降解情況,。結(jié)果表明,超臨界CO2可以完全萃取出廢水中的硝基苯,,并且超臨界CO2可循環(huán)利用,,節(jié)約生產(chǎn)成本。崔榕等選用固定相絡(luò)合萃取技術(shù)降解硝基苯,。結(jié)果表明,當(dāng)絡(luò)合萃取劑大孔樹脂與絡(luò)合萃取劑的質(zhì)量比為1∶2時,,在非堿性條件下,,能夠有效降解廢水中的硝基苯。
2,、化學(xué)法
化學(xué)法是一種更為迅速地降解硝基苯的方式,,降解效果明顯,當(dāng)今化工廠主要采用化學(xué)法對硝基苯進行降解,?;瘜W(xué)法也存在一些不足。采用的化學(xué)試劑較為昂貴,化學(xué)方法降解過程通常會帶來一定程度的二次污染,。這類方法仍需要不斷進行改進,。目前,常用降解硝基苯的化學(xué)方法主要有芬頓試劑氧化法,、電化學(xué)氧化法,、臭氧氧化法、超臨界水氧化法,、超聲波處理法等,。
2.1 芬頓(Fenton)試劑氧化法
芬頓試劑是一種Fe2+的酸性溶液和H2O2的混合物。芬頓試劑在處理有機廢水時,,具有效率高,、針對性良好等多種優(yōu)勢,生產(chǎn)前景十分廣闊,。何士龍等研究了芬頓試劑處理硝基苯的效果,。實驗選用質(zhì)量濃度為500mg/L的H2O2、質(zhì)量濃度為84mg/L的Fe2+,,在溶液pH=3的條件下,,經(jīng)過150min反應(yīng)后,廢水BOD/COD值由0.03提升至0.47,,降解效果良好,。韋朝海等采用不同質(zhì)量濃度的芬頓試劑降解硝基苯,并采用不同催化劑進行比對,。結(jié)果表明,,當(dāng)Fe2+的復(fù)合物代替Fe2+作為催化劑時,硝基苯的降解速率可由初的17.48mg/(L?min)提升至71.22mg/(L?min),。降解反應(yīng)進行5min后,,硝基苯降解率從9.7%上升至91.8%,硝基苯降解率明顯提升,。
2.2 電化學(xué)氧化法
電化學(xué)氧化法是近年來被普遍選用的一種降解廢水中硝基苯的方式,。電化學(xué)氧化法具有成本低廉、操作簡便,、易于控制的特點,,近年來吸引了研究者廣泛關(guān)注??灯G紅等使用鈦基DSA類金屬氧化物電極降解硝基苯,,經(jīng)過高效液相色譜分析證明,DSA類金屬氧化物電極可將硝基苯終降解為對環(huán)境基本無害的CO2和H2O,,大大降低硝基苯對水體的危害,。于治淼等通過脈沖高壓放電技術(shù)在廢水中處理硝基苯,。結(jié)果表明,硝基苯在酸性條件下降解效果更好,。在放電條件良好時,,溫度越高,硝基苯降解越好,。采用水中氣泡脈沖尖-板放電技術(shù),,降解深度出色,但降解效果不佳,,硝基苯降解率只有50.0%左右,。
2.3 臭氧氧化法
臭氧是一種強氧化劑,能夠氧化分解水體中的有機物,,并且氧化產(chǎn)物是對環(huán)境無污染的O2和H2O,。秦慶東等采用臭氧/沸石工藝處理硝基苯廢水。結(jié)果表明,,采用該工藝可將廢水中的硝基苯在7min內(nèi)降解完畢,。康雅凝等采用酸活化赤泥技術(shù),,催化臭氧對廢水中的硝基苯進行氧化分解,。酸化赤泥及經(jīng)過酸化的鋁工業(yè)廢物赤泥生產(chǎn)成本較低。當(dāng)采用酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧降解廢水中硝基苯時,,控制臭氧質(zhì)量濃度為1.7mg/L,,硝基苯降解率可達到92.0%,去除效果良好,。
S.Contreras等在降解硝基苯時,,采用UV/Fe3+聯(lián)合臭氧工藝。結(jié)果表明,,該技術(shù)對硝基苯的降解率為80.0%,,COD降解率高達100.0%。對臭氧氧化法進行改進,,可獲得更佳的降解效果,。
2.4 超臨界水氧化法
超臨界水氧化法為降解廢水中的有機物提供了新思路。在高溫高壓條件下,該方法通過超臨界水氧化廢水中殘留的有機物,并將有機物徹底分解為對環(huán)境基本無害的無機物,。超臨界水氧化法具有反應(yīng)速率高、氧化徹底,、性能優(yōu)越的特點,。趙朝成等采用此技術(shù),,在390℃,、28MPa條件下降解2500mg/L的硝基苯溶液,反應(yīng)進行10min后,,硝基苯降解率可達99.9%,。I.Arslan-Alaton等采用超臨界水氧化法,鎢硅酸為催化劑,,反應(yīng)一段時間后,,硝基苯可完全降解。如何降低超臨界水氧化法所需的溫度和壓力已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點,。
2.5 超聲波處理法
在高溫高壓的條件下,,超聲波可引起有機物化學(xué)鍵的斷裂。采用超聲波進行污水處理,,可直接在水體中進行降解,,操作簡便、降解效果良好,。超聲波技術(shù)與上述其他方法連用,,大大提升了對廢水中硝基苯的降解效果。傅敏等采用電化學(xué),、超聲波共同作用的方法降解廢水中的硝基苯,。結(jié)果表明,硝基苯的降解率隨著降解時間的增加而增大,;外部電壓的增大也會使硝基苯降解效率提升,。K.Xia等研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)采用電化學(xué),、超聲波共同作用處理廢水中的硝基苯時,,硝基苯的降解率約為77.7%,高于電化學(xué)單獨作用進行降解的結(jié)果,。譚江月等將臭氧氧化技術(shù)和超聲波處理技術(shù)聯(lián)合進行實驗,,結(jié)果表明,經(jīng)過協(xié)同處理后,,硝基苯降解率可達98.8%,。