對炸藥廢水中硝基苯處理技術(shù)的研究及應用進展

(沈陽化工大學 遼寧 沈陽 110142)

一、物理法

物理法處理硝基苯廢水最大的優(yōu)點是處理工藝相對較簡單，可以實現(xiàn)污染物的回收再利用，但該方法存在處理周期長、使用吸附劑穩(wěn)定性差，且存在回收率不穩(wěn)定的問題。目前物理處理方法主要有汽提法、萃取法、吸附法和膜分離技術(shù)等。

(一)吸附法

吸附法是硝基苯廢水處理中最常見的一種方法，即通過某些基質(zhì)的表面對硝基苯的吸附作用，將硝基苯從硝基苯廢水中去除，之后對吸附劑進行解析，實現(xiàn)硝基苯回收和吸附劑的再次利用。隨著吸附材料制作技術(shù)的發(fā)展，人們開始使用不同的吸附材料處理硝基苯廢水。使用傳統(tǒng)的活性碳吸附劑處理硝基苯廢水的研究始于20世紀30年代，Roth Milton等利用活性炭處理含硝基苯的TNT廢水。Tang P等利用活性炭吸附處理硝基苯廢水，并建立了吸收動力學模型用以預測吸附能力，處理效果較好。朱永安等利用活性炭吸附處理某化工廠含苯胺、硝基苯的工藝混合廢水，廢水硝基苯濃度為130-180 mg/L，使用3g活性炭，平衡時間72 h，處理后廢水中硝基苯濃度約29 mg/L，去除率達到70%以上。

(二)汽提法

汽提法是采用加熱使廢水升溫至沸騰，利用蒸餾作用使廢水中溶解的具有揮發(fā)性的硝基苯揮發(fā)到大氣中的一種方法。林忠祥等使用汽提法處理不同濃度(0.74一170 mg/L)的硝基苯廢水，處理后去除率均達90%以上。

(三)萃取法

萃取法就是采用與水互不相容的溶劑，且利用硝基苯在水和萃取劑中溶解度的不同將水中的有機物提取并回收，從而使硝基苯廢水得到凈化。沙耀武等用四氯化碳做萃取劑，處理含硝基苯廢水，三次萃取后水中硝基苯含量降至80 mg/L，去除率達到95%以上。Nakai等采用超臨界CO2萃取硝基苯廢水，萃取塔直徑2 cm，高246 cm，溫度308 K，壓力為10 MPa溶質(zhì)與溶劑的質(zhì)量比為1:1，廢水和超臨界CO2分別從頂部和底部連續(xù)進入萃取塔，將濃度為400 mg/L的硝基苯廢水在逆向流動中接觸，硝基苯被完全萃取分離，且超臨界CO2可以再循環(huán)使用。

(四)膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是利用含有流動載體的液膜對某些物質(zhì)具有很高的選擇性、透過性的特點將其富集于膜內(nèi)相，從而與母體分離。近年來，液膜法被廣泛應用于含酚類或重金屬的廢水處理。張耀煌等利用乳狀液膜萃取法處理人工配制及工廠排放的硝基苯廢水，經(jīng)處理后廢水中硝基苯濃度由1000 mg/L降至10 mg/L以下，實驗結(jié)果顯示達99%以上，且液膜可以回收重新利用，進而降低了成本。

二、化學法

與物理法相比，化學法處理硝基苯廢水具有反應速率快，效果明顯的特點，因此受到眾多化工廠的親睞，但其也存在化學處理成本高且因化學試劑使用不當造成二次污染的問題。目前化學處理方法主要有Fenton試劑氧化法、單質(zhì)金屬還原法、催化氧化法、電化學法、超聲波處理法等。

(一)Fenton試劑氧化法

Fenton試劑(Hz Oz / Fe2+)用于廢水處理領(lǐng)域始于20世紀60年代，是在含有Fe2+的酸性溶液中投加H2O2，在Fe2+催化作用下，H2O2催化分解發(fā)揮出更強的氧化能力，使其將硝基苯廢水中的難降解的硝基苯氧化后去除。侯晨等使用改進型Fenton試劑，并以水為基質(zhì)模擬含硝基苯類污染物，研究了改進型Fenton試劑的處理效果、控制參數(shù)及反應過程等。

(二)單質(zhì)金屬還原法

單質(zhì)金屬還原法是利用單質(zhì)金屬在厭氧且酸性的條件下的強還原性，使硝基苯的硝基脫去，將其降解為苯胺，然后在設(shè)置其他處理方式使硝基苯達到最終的處理。

(三)光催化氧化法

光催化氧化法是光催化劑在外界光照條件下，產(chǎn)生OH自由基，從而使硝基苯因被氧化而最終降解。臭氧氧化法是利用臭氧的強氧化性，在水中可以分解為原子氧和氧氣，促使產(chǎn)生一系列的自由基如:OH，這些自由基具有較強的活性，從而達到硝基苯的氧化降解去除的目的。

(四)電化學法

電化學技術(shù)主要利用高壓毫微秒脈沖發(fā)生裝置，在氣液混合體中發(fā)生高壓脈沖放電產(chǎn)生高能電子，達到硝基苯降解的目的。此方法為高壓放電降解硝基苯廢水提供了一條新的途徑。

(五)超聲波處理法

超聲波技術(shù)是利用超聲波的空化效應和非線性震動產(chǎn)生的輻射力來降解硝基苯。卞松華等采用超聲與微電場的藕合協(xié)同作用來處理初始濃度為200mg/L的硝基苯廢水，在10 V的槽電壓下，在30 min的得處理后達到了93.8%的去除效率，且分析硝基苯在反應過程中存在氧化還原反應與熱解、自由基作用等協(xié)同作用，從而有利于硝基苯的降解。

三、生物法

生物法是指硝基苯廢水中的硝基苯在微生物的作用下，得到徹底分解，不會對環(huán)境造成二次污染，且微生物具有較強的可變異性及適應性，維護簡單，運行成本低，因此生物法己成為處理硝基苯廢水的理想方法之一。但是多數(shù)微生物對硝基苯的降解范圍在20-500 mg/L，超過這個范圍，將造成微生物受毒害死亡，所以生物法不能單獨用來處理較高濃度的硝基苯廢水，其經(jīng)常被用來與其他方式結(jié)合作為硝基苯廢水處理的最終環(huán)節(jié)，進而達到最優(yōu)的處理效果。

四、硝基苯廢水處理的展望

對于硝基苯廢水的處理，目前尚未有成熟的且具有顯著經(jīng)濟和環(huán)境優(yōu)勢的突破性技術(shù)，但是隨著合成材料等特殊材料和超聲波等特殊技術(shù)的應用，為減輕硝基苯廢水對環(huán)境的污染提供了更多的處理手段，因此將各種水處理技術(shù)高效整合，才能實現(xiàn)硝基苯廢水處理技術(shù)的重大突破。根據(jù)當前研究采用物理法或化學法作為預處理，提高硝基苯廢水的可生化性，再采用生物法達到硝基苯廢水的徹底處理可能是一種十分有效方法。