[发明专利]一种活性炭催化还原处理对硝基苯甲酸废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护废水处理技术领域，涉及一种活性炭催化还原处理对硝基苯甲酸废水的方法。

背景技术

芳香族硝基化合物是重要的有机化工原料及中间体，因生物难降解而造成长期累积产生的工业废水带来的环境污染问题已引起广泛关注。对硝基苯甲酸是一种有用的有机合成中间体主要用于医药(制备麻醉剂)、染料和农药的生产。目前，在空气、水和土壤中都发现有少量的硝基苯甲酸类物质。这类物质对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道均有刺激作用。

处理有机废水的传统方法有生化法、吸附法、液膜法、电化学法和化学氧化法等。但这些方法均有一定的缺陷和局限性，因此有必要开发一种反应条件温和，简便易行快速高效的处理方法。近年来，化学还原法处理硝基苯类废水的方法受到了人们的关注。据报道，某些硝基芳香类化合物(如，硝基苯，2，4-二硝基甲苯，3-氯硝基苯，4-硝基苯酚等)在还原剂和黑炭的作用下能发生快速的还原反应(Kemper等，2008；Oh等，2009；Yu等，2011；2012；Amezquit等，2013)。目前还未见催化还原法处理对硝基苯甲酸废水的相关发明专利。

发明内容

本发明的目的就是提供一种活性炭催化还原处理对硝基苯甲酸废水的方法。

本发明的技术方案如下：

一种活性炭催化还原处理对硝基苯甲酸废水的方法，包括以下步骤：

(A)根据需要称取一定质量的活性炭作为催化剂，并转移到1L的厌氧模拟反应器中；

(B)将0.1-0.2L、20mM的缓冲溶液和0.8L一定浓度的对硝基苯甲酸废水加入到厌氧模拟反应器中，并将反应器密封；

(C)用99.99％的高纯氮气将反应器顶空及水溶液中的氧气排尽，以确保厌氧状态；

(D)根据不同的需要用气密性注射器将还原剂硫代硫酸钠溶液加入到反应器中；

(E)将反应器置于回旋振荡器上于常温常压(25℃，1atm)下震荡反应。

本发明所述活性炭的原料为椰子壳，其元素组成为，C元素86.67％，H元素5.23％，N元素4.02％，O元素4.08％；BET比表面积为1474m²/g；总孔容为1.141ml/g；微孔率为42.35％。

本发明提供的催化剂的浓度为0.1-1.0g/L。

本发明提供的缓冲液为：Na₂HPO₄/NaH₂PO₄冲液，用以调节反应体系的pH值范围在5-9之间。

本发明处理的对硝基苯甲酸废水的浓度为10-200mg/L。

本发明提供的还原剂为硫代硫酸钠所配置的溶液，其浓度为35-240mg/L。

本发明提供的震荡反应的转速为150-200转/分钟。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1.反应体系温和，均在常温常压下反应，不仅对反应设备要求不高，耗能也很低，方法简单易行，可操作性强，便于在实际中推广应用；

2.反应快速高效，对污染物的还原转化彻底，本发明对对硝基苯甲酸的转化率最高可达100％，使其彻底还原转化为相应的对胺基苯甲酸，不会造成二次污染；

3.处理成本低，本发明所用还原剂为硫代硫酸钠，催化剂为活性炭，便宜易得且反应活性高，活性炭清洗后可重复使用，节省成本，具有显著的环境优势和经济优势。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明提供的活性炭催化还原处理对硝基苯甲酸废水的方法及效果进行进一步说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1：硫代硫酸钠还原对硝基苯甲酸废水

在8个1L厌氧模拟反应器中，加入pH为7的磷酸盐缓冲液和浓度为30mg/L的对硝基苯甲酸废水，向反应器中充入高纯氮气(以去除反应体系中的氧气，形成厌氧环境)，向反应器中分别加入35mg/L、100mg/L、170mg/L、240mg/L还原剂硫代硫酸钠溶液，然后，1-4号反应器中不加催化剂，在5-8号反应器中分别加入0.5g活性炭(使其浓度为0.5g/L)作为反应催化剂。将反应器密封置于旋转振荡器中，于常温常压下以150-200转/分钟的转速震荡反应48小时，反应后还原产物为对胺基苯甲酸。对硝基苯甲酸的转化率见表1。

表1 硫代硫酸钠还原条件下对硝基苯甲酸的转化率

实施例2：不同催化剂浓度条件下对硝基苯甲酸的还原转化