亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Fenton法分解NG/TEGDN廢水研究①

        2014-03-15 06:51:06張銀玲王中合李念云臧樂丹
        固體火箭技術(shù) 2014年3期
        關(guān)鍵詞:硫化鈉硝酸反應(yīng)時間

        劉 亮,張銀玲,王中合,李念云,臧樂丹

        (西安航天化學(xué)動力廠,西安 710025)

        0 引言

        硝酸酯增塑聚酯推進劑代表了當今推進劑的發(fā)展方向[1-2],硝化甘油/二縮三乙二醇二硝酸酯(NG/TEGDN)作為新一代廉價、高能推進劑的含能增塑劑,得到廣泛應(yīng)用。NG/TEGDN混合硝酸酯中TEGDN親水性較強,廢水中酯含量大于0.5%,析出的硝酸酯沉積在管道、罐體、閥門及地下排放管線中,在撞擊、摩擦或其他外力的作用下易爆炸。因此,需要對廢水進行處理,使其達標排放[3-5]。

        目前,針對含硝基化合物火炸藥的廢水處理有紫外光照法、組合臭氧法、Fenton試劑氧化法等幾種方法[3]。Fenton法在去除水中有毒有害有機污染物方面十分有效,其最主要的優(yōu)勢是能徹底破壞有機化合物的分子結(jié)構(gòu),生成CO2、H2O和無機鹽。因此,對Fenton法處理水體中難降解有機物的研究和應(yīng)用己十分廣泛,并取得了良好效果[6]。在近十幾年的研究中,F(xiàn)enton試劑已成功用于多種工業(yè)廢水的處理,并日益受到國內(nèi)外的關(guān)注。研究證明,F(xiàn)enton試劑可有效處理含油廢水、含醇廢水、含苯系物廢水、含硝基廢水及含酚廢水等[7]。王浩伊等[8]采用Fenton法處理丙二醇(PG)廢水,PG的降解率可達99.1%。余宗學(xué)[9]利用Fenton試劑處理間二硝基苯廢水,硝基苯去除率達88%,廢水可生化性也明顯提高。Bin等[10]對幾種AOPs(O3,O3+H2O2,O3+UV,F(xiàn)enton法)進行比較發(fā)現(xiàn),對于含有硝基苯、二硝基甲苯(DNT)與TNT混合廢水進行AOPs處理,O3與Fenton法最為有效。Zoh等[11]用Fenton法處理炸藥廢水時發(fā)現(xiàn),在合適的條件下,廢水中的污染物可完全降解。

        針對含硝化甘油/1,2,4-丁三醇三硝酸酯(NG/BTTN)的廢水,目前國內(nèi)主要采用加堿水高溫蒸煮進行分解破壞,但此法對NG/TEGDN廢水處理不徹底。西安航天化學(xué)動力廠曾進行過Na2S2O3還原法分解NG/TEGDN廢水研究,但由于分解產(chǎn)物中含單質(zhì)S,會造成二次污染,未得到實際應(yīng)用。目前,國外少見處理NG/TEGDN廢水的報道和研究。本文采用Fenton試劑氧化法處理NG/TEGDN廢水,通過實驗得到了降低廢水酯含量的工藝參數(shù),從而使廢水可達標排放。

        1 實驗

        1.1 試劑和儀器

        廢水:自制,混合酯含量0.56%,酸度0.15~0.30(主要為HNO3);氫氧化鈉:工業(yè)級,固體顆粒;Fenton試劑:自制;AB104-S型電子天平:METTLER TOLEDO;HH.S21型數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋:上海躍進醫(yī)療器械廠;UV-2550型紫外分光光度計:日本島津公司。

        1.2 實驗方法

        取水樣50 ml加入到300 ml的錐形瓶中,用NaOH調(diào)節(jié)pH值,加入一定量的催化劑(Fe2+)和氧化劑(H2O2),置于一定溫度的恒溫水浴鍋中恒溫加熱一定時間進行L16(45)正交實驗,取樣分析處理后酯含量[12],計算出酯去除率,根據(jù)酯去除率確定各因素對處理效果的影響程度和初步實驗數(shù)據(jù),然后進行單因素實驗,確定最佳實驗數(shù)據(jù)。因素及水平見表1。

        表1 正交實驗因素水平

        1.3 實驗原理

        1.3.1 Fenton氧化法的作用機理[12]

        Fenton法屬于高級氧化技術(shù),是由H2O2與催化劑Fe2+所構(gòu)成的氧化體系,其反應(yīng)機理如下:

        Fe2++H2O2→Fe2++·OH+OH-

        Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+

        Fe2++·OH→Fe3++OH-

        Fe3++HO2·→Fe2++H++O2

        在Fenton體系中,H2O2在Fe2+的催化作用下,產(chǎn)生2種活潑的氫氧自由基(HO2·和·OH)。其中,·OH的氧化能力僅次于氟,具有很強的加成反應(yīng)特性,從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應(yīng),加快有機物和還原性物質(zhì)的氧化。因此,F(xiàn)enton試劑可氧化水中的大多數(shù)有機物。

        1.3.2 酯含量測定原理[13]

        硝酸酯在濃硫酸的作用下與硫酸亞鐵銨(FeSO4(NH4)2·6H2O)作用,生成紫紅色絡(luò)合物[Fe(NO)]SO4,硝酸酯的含量越高,溶液顏色越深,溶液顏色的深淺在分光光度計上對應(yīng)一定的光度,通過測試光度比較溶液顏色深淺(比色法),則可確定硝酸酯的含量。主要反應(yīng)式如下:

        其中,F(xiàn)e2+由硫酸亞鐵銨離解而得。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 正交實驗確定初步實驗數(shù)據(jù)

        取自制廢水,按實驗方法中設(shè)計的L16(45)正交實驗進行實驗,詳見表2。從表2可看出,選定的影響因素中,H2O2的投加量對處理效果影響最大,然后依次是pH值、反應(yīng)時間、Fe2+濃度、溫度;初步實驗數(shù)據(jù)如下:H2O2濃度為0.32 mol/L、pH值為5、反應(yīng)時間為60 min、Fe2+濃度為80 mol/L、反應(yīng)溫度為80 ℃。

        2.2 單因素實驗優(yōu)化廢水處理工藝參數(shù)

        下面通過研究H2O2濃度、pH值、反應(yīng)時間、Fe2+濃度、溫度等一系列單因素實驗,對NG/TEGDN廢水處理工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

        2.2.1 H2O2濃度

        改變H2O2濃度,分別為0.15、0.25、0.32、0.40、0.45、0.55 mol/L,然后進行實驗,結(jié)果如圖1所示。

        從圖1可看出,隨H2O2濃度增加,酯含量先下降、后升高,最后趨于穩(wěn)定。這是因為:(1)H2O2濃度較低時,隨H2O2濃度增加,產(chǎn)生的·OH自由基的量增加,與廢水中硝酸酯的反應(yīng)速率增加,酯去除率隨之升高;(2)H2O2濃度過高時,氧化性變強,反應(yīng)一開始就把Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,即:Fe2++H2O2Fe3++H2O+OH-,而降解則是在Fe3+的催化下進行,這樣既消耗了H2O2又抑制了·OH自由基的產(chǎn)生,使酯去除率反而下降。(3)過量的H2O2加入后,廢水中產(chǎn)生大量小氣泡,這是因為發(fā)生副反應(yīng)H2O2+2·OH→2H2O+O2↑,這樣不僅消耗了·OH,而且使H2O2無效分解,降低了反應(yīng)速率。實驗證明,H2O2濃度為0.30~0.35 mol/L時,處理效果較好,酯去除率最高可達98.0%。

        表2 正交實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

        圖1 H2O2濃度對酯含量的影響

        2.2.2 pH值

        改變pH值分別為1、3、5、7、9、11,然后進行實驗,結(jié)果如圖2所示。從圖2可看出,反應(yīng)環(huán)境為酸性時,酯含量更低,隨pH增大,酯含量先降低、后升高,當pH=5時,酯含量最低。這是因為Fenton試劑是在酸性條件下發(fā)生作用的,在中性或堿性環(huán)境中,F(xiàn)e2+不能催化H2O2產(chǎn)生·OH自由基。經(jīng)典的Fenton試劑反應(yīng)理論[14]認為,當pH高于5時,隨pH升高,不僅抑制了·OH自由基的產(chǎn)生,而且使溶液中Fe2+以氫氧化物的形式沉淀,即Fe2++OH-→Fe(OH)2↓,從而失去了催化能力;而當pH低于5時,溶液中H+濃度過高,F(xiàn)e3+不能被順利地還原成Fe2+,催化反應(yīng)受阻。可見,pH直接影響到Fe2+、Fe3+綜合平衡體系,從而影響到Fenton試劑的氧化能力。實驗證明,pH為4~6時,處理效果較好,酯去除率最高可達97.8%。

        圖2 pH值對酯含量的影響

        2.2.3 反應(yīng)時間

        改變反應(yīng)時間分別為0、20、40、60、80、100 min,然后進行實驗,結(jié)果如圖3所示。

        圖3 反應(yīng)時間對酯含量的影響

        從圖3可看出,反應(yīng)進行40 min時,酯含量就降至0.015,去除率達97%,說明在反應(yīng)初期反應(yīng)速率很快,在50~80 min時,酯含量隨時間基本不再降低,表明反應(yīng)速率基本穩(wěn)定,80 min后,酯去除效果不明顯,說明Fenton試劑處理含酯廢水基本完成?;瘜W(xué)反應(yīng)進行的程度,在反應(yīng)速率一定的情況下,直接受制于反應(yīng)時間的長短,不同的廢水所需的氧化時間不同。實驗證明,對于本實驗廢水樣品,反應(yīng)時間為50~80 min即可達到最佳處理效果,酯去除率最高可達97.9%。

        2.2.4 Fe2+濃度

        配制Fe2+濃度分別為10、20、40、60、80、100 mol/L的溶液,然后進行實驗,結(jié)果如圖4所示。

        圖4 Fe2+濃度對酯含量的影響

        從圖4可看出,當Fe2+濃度低于20 mol/L時,廢水中酯含量隨Fe2+濃度增大迅速降低,但當Fe2+濃度高于20 mol/L時,酯含量變化緩慢,甚至略微升高。這是因為在Fe2+投加初期,隨著Fe2+的增加,·OH自由基的數(shù)量不斷增加,酯含量降低速度較快。但隨著Fe2+的投加量進一步增加,雖然反應(yīng)速度也會有所提高,但酯含量卻在升高。這是因為Fe2+不僅起催化作用,而且可發(fā)生下列副反應(yīng):

        Fe2++·OH+2H2O→Fe(OH)3↓+2H+

        2Fe3++3H2O2+2H2O→2H2FeO4+6H+

        2H2FeO4+3H2O2→2Fe(OH)3↓+2H2O+3O2↑

        實驗證明,F(xiàn)e2+濃度為20~30 mol/L較好,酯去除率最高可達98.0%。

        2.2.5 溫度

        綜上所述,優(yōu)化后的Fenton法處理NG/TEGDN廢水條件如下:H2O2濃度為0.30~0.35 mol/L、pH值為4~6、反應(yīng)時間為50~80 min、Fe2+濃度為20~30 mol/L、反應(yīng)溫度為80~90 ℃。酯去除率均在97.8%以上,最高可達98.2%。

        2.3 Fenton氧化法與硫化鈉還原法的比較

        硫化鈉與硝酸酯發(fā)生還原分解反應(yīng),反應(yīng)速率較快。前期研究發(fā)現(xiàn),在pH=10的條件下,硝化甘油濃度為0.015 mol/L,投入硫化鈉劑量為320 mg/L,30 min可將硝酸酯分解至最低含量。取生產(chǎn)線上廢水做5個樣,用硫化鈉還原法對其進行處理,各個樣的酯含量及酯去除率情況詳見表3。

        圖5 反應(yīng)溫度對酯含量的影響

        序號12345平均值酯含量/%處理前0.560.520.540.500.580.54處理后0.080.0650.1050.0560.0700.10酯去除率/%85.687.58088.88885.98

        從表3可看出,采用硫化鈉還原法,酯去除率平均值為85.98%,處理效果明顯。硫化鈉與硝酸酯反應(yīng)具有低濃度、低投入、工藝簡單的特點,但由于反應(yīng)完畢后廢水中含有膠體硫,造成了二次污染。而采用Fenton法處理NG/TEGDN廢水,只要處理條件合適,酯去除率可達97.8%以上。處理后,酯含量可低于0.05%,不僅可使廢水達標排放,而且反應(yīng)產(chǎn)物無污染,有望在工業(yè)上推廣應(yīng)用。

        3 結(jié)論

        (1)研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)enton法處理NG/TEGDN廢水時,H2O2濃度、pH值、反應(yīng)時間、Fe2+濃度、溫度對處理效果的影響程度依次減弱。

        (2)Fenton法處理NG/TEGDN廢水的條件:H2O2濃度為0.30~0.35 mol/L、pH值為4~6、反應(yīng)時間為50~80 min、Fe2+濃度為20~30 mol/L、反應(yīng)溫度為80~90 ℃。在此條件下,廢水處理效果最好,酯去除率最高可達98.2%。

        (3)處理后,廢水中混合酯含量低于0.05%,最低可達0.01%。

        (4)與硫化鈉還原法相比,F(xiàn)enton法處理廢水的效率更高,且更環(huán)保,有望在工業(yè)上推廣應(yīng)用。

        參考文獻:

        [1] 李上文,趙鳳起,袁潮,等.國外固體推進劑研究與開發(fā)的趨勢[J].固體火箭技術(shù),2002,25(2):36-42.

        [2] 王澤山.火炸藥科學(xué)技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2002.

        [3] 韓光烈,黎留鑫,趙長友,等.硝化甘油生產(chǎn)安全技術(shù)與管理[M].北京:國防工業(yè)出版社,1988:88-95.

        [4] 方維吾.硝化甘油[M].北京:國防工業(yè)出版社,1984: 12-16.

        [5] 黎留鑫.論硝化甘油生產(chǎn)安全技術(shù)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,2002: 99-101.

        [6] Neyens E,Baeyens J. A review of classic Fenton's peroxidation as an advaneed oxidation technique[J].Hazardous Materials,2003,98:33-50.

        [7] 孫曉君.廢水難降解有機物的高級氧化技術(shù)[J].化工環(huán)保,2002,21(5):268.

        [8] 王浩伊.Fenton試劑高級氧化法處理丙二醇廢水研究[D].華東理工大學(xué),2011.

        [9] 余宗學(xué).利用Fenton試劑預(yù)處理間三硝基苯生產(chǎn)廢水[J].環(huán)境污染與防治,2002,24:282-284.

        [10] Bin A K,Machniewski,Sakowicz P,et al.Degradation of nitroaromatics(MNT,DNT and TNT) by AOPs,Ozone[J].Science and Engineering,2001,23(5):343-349.

        [11] Zoh K D,Stenstrom M K. Fenton oxidation of hexahy-dro-l,3,5-trinitro-1,3,5-triazine(RDX) and octahydro-l,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazoeine(HMX)[J].Water Research,2002,36(5):1331-1341.

        [12] 武智,石晶晶,陳旭東.Fenton試劑氧化法在工業(yè)廢水處理中的研究及應(yīng)用進展[J].河北化工,2009,32(1):61-63.

        [13] Q/GZ 443.6-2002. 廢水中硝酸酯含量的測試[S].2002.

        [14] Pignatello J J,Sun Y.Complete oxidation of atrazine by Fenton's reagent:condition optimization and product quantification[J].Environmental Science & Technology,1995,29(8):2083-2089.

        猜你喜歡
        硫化鈉硝酸反應(yīng)時間
        銅與稀硝酸反應(yīng)裝置的改進與創(chuàng)新
        云南化工(2021年7期)2021-12-21 07:28:06
        硫脲濃度及反應(yīng)時間對氫化物發(fā)生-原子熒光法測砷影響
        硫氫化鈉處理含銅砷廢酸的探討
        揮發(fā)性硫化物測定法中標準硫化鈉溶液的標定
        藥品評價(2021年3期)2021-04-15 03:16:50
        一道關(guān)于鐵與硝酸反應(yīng)的計算題的七種解法
        用反應(yīng)時間研究氛圍燈顏色亮度對安全駕駛的影響
        汽車零部件(2018年5期)2018-06-13 08:42:18
        含銅硝酸退鍍液中銅的回收和硝酸的再生
        硝酸鈀生產(chǎn)工藝研究
        煤粉還原芒硝法制無水硫化鈉工業(yè)化實踐
        視覺反應(yīng)時間和聽覺反應(yīng)時間的比較分析
        日本一二三区在线视频观看| 黄片视频免费在线播放观看| 国产精品一区二区熟女不卡| 国产自拍精品在线免费观看| 一二三区亚洲av偷拍| 二区三区三区视频在线观看| 亚洲精品人成中文毛片| 亚洲精品国产一二三区| 尹人香蕉久久99天天拍| 综合五月激情二区视频| 99久久婷婷国产综合精品青草免费| 亚洲av无码一区二区三区不卡| 成人h视频在线观看| 无码精品a∨在线观看十八禁 | 国产精品美女久久久久av超清| 中文字幕av一区中文字幕天堂| 中文字幕精品久久久久人妻红杏1| 亚洲AV一二三四区四色婷婷| 国内精品九九久久精品小草| 国产视频在线观看一区二区三区| 色大全全免费网站久久| 成人毛片无码一区二区三区| 久青草久青草视频在线观看| 中文字幕精品久久天堂一区| 狠狠躁夜夜躁人人爽天天不卡| 久久人妻少妇中文字幕| 一区二区三区日韩毛片| 男性av天堂一区二区| 国产一精品一av一免费爽爽| 日本公妇在线观看中文版| 少妇人妻在线视频| 国产AV秘 无码一区二区三区| 天堂网av在线免费看| 国产乱子伦精品无码专区 | 国产午夜福利在线观看红一片 | 大量漂亮人妻被中出中文字幕| 亚洲日韩激情无码一区| 人妻聚色窝窝人体www一区| 国产91福利在线精品剧情尤物| 国产av一区二区三区区别| 日本伦理视频一区二区|