專利名稱：一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法。
背景技術(shù)：
硝基苯類化合物是嚴(yán)重污染環(huán)境和危害人體健康的有害物質(zhì)，其B0D5/C0D 比值較低，生物可降解性差，廢水治理較為困難。若通過物理化學(xué)法將硝基苯轉(zhuǎn)化成毒性小、宜生物降解的苯胺，再通過生物法將其完全礦化，可使廢水達(dá)標(biāo)排放。物理法容易造成二次污染且處理費(fèi)用較高，其廣泛應(yīng)用受到限制。實(shí)際應(yīng)用中多采用化學(xué)法對高濃度含硝基苯廢水進(jìn)行預(yù)處理，以降低對生化池的沖擊負(fù)荷。
自1996年Agrawal等提出零價鐵還原芳香族硝基化合物技術(shù)以來，國內(nèi)外學(xué)者已作了大量研究。但他們多集中于純度較高的電解質(zhì)鐵對地下水污染的修復(fù)。由于電解質(zhì)鐵的成本相對較高，因此尋找一種廉價有效的替代材料具有重要的實(shí)際意義。鐵屑內(nèi)電解法具有原料價格低廉、來源廣泛、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，已為人們所重視，但該技術(shù)的實(shí)施還受到以下幾個方面的挑戰(zhàn)該方法大量曝氣，并沒有充分利用單質(zhì)鐵的還原能力；鐵的消耗量大，反應(yīng)一段時間后鐵屑易于板結(jié)，從而降低了處理效果；只適用于PH低的廢水，中和廢水需大量的酸堿。中國專利申請?zhí)?012100953696，
公開日2012年07月25日，公開了一份本申請人于2012年04月01日申請的名稱為一種利用硫化亞鐵預(yù)處理含硝基苯廢水的方法的專利申請文件，該專利公開了采用硫化亞鐵進(jìn)行硝基苯廢水預(yù)處理的方法。其步驟為(1)將硫化亞鐵破碎至粒度為50-60目，并通過水洗或酸洗露出硫化亞鐵新鮮表面待用；(2)將處理后的硫化亞鐵加入到反應(yīng)容器中；(3)將硝基苯廢水加入到上述反應(yīng)容器中，其中反應(yīng)容器中硫化亞鐵與硝基苯的質(zhì)量濃度之比不小于30:1，且硫化亞鐵的質(zhì)量濃度不低于
3.6 g/L ； (4)將反應(yīng)容器置于厭氧或缺氧環(huán)境，使硫化亞鐵與硝基苯廢水混合，混合反應(yīng)6(T180 min后，完成硝基苯廢水的預(yù)處理。該專利提供了利用人工合成硫化亞鐵處理硝基苯的新方法。但是所用硫化亞鐵為化學(xué)產(chǎn)品，成本較高。使用方法是間歇批次使用，使用受到局限，且使用時對PH要求較高。而一般硝基苯廢水的PH值波動比較大，所以此方法不適合大面積使用。因此需要尋找一種成本低、且能處理的PH值波動比較大的硝基苯廢水的方法。事實(shí)上，F(xiàn)eS在地球上以磁黃鐵礦(Fe(1_x)S，x在O O. I之間)的形式存在，它是地球上分布廣泛、廉價易得的天然礦物。天然磁黃鐵礦主要成分是硫化亞鐵，但是其中鐵和硫的比例通常低于1: 1，組成范圍為Fe7S8 Fe11S12，它的結(jié)構(gòu)是從標(biāo)準(zhǔn)的NiA5晶格衍變而來，具有多種晶體形式，其中鐵原子最虧空的Fe7S8具有單斜晶對稱，其他一些中間狀態(tài)產(chǎn)物和FeS則分別具有六方晶和正方晶結(jié)構(gòu)。自然界中的磁黃鐵礦常常為單斜晶和六方晶的混合物，它的化學(xué)性質(zhì)由于晶體結(jié)構(gòu)中存在鐵虧空而變得復(fù)雜，晶體結(jié)構(gòu)中鐵的虧空導(dǎo)致更低的晶體對稱性，從而增強(qiáng)了它的反應(yīng)性。此外，天然磁黃鐵礦中還存在三價鐵等一些非硫化亞鐵成分，能夠促進(jìn)天然磁黃鐵礦和硝基苯反應(yīng)過程中含鐵活性化合物的形成。正是因?yàn)樘烊淮劈S鐵礦這種獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和成分組成使得其比硫化亞鐵在更寬的PH范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的反應(yīng)能力，能夠和硝基苯發(fā)生反應(yīng)。廢棄的磁黃鐵礦在濕潤和與空氣接觸的情況下會自發(fā)的氧化，產(chǎn)生礦山酸性廢水，對礦山的水環(huán)境造成嚴(yán)重危害。利用磁黃鐵礦的特性還原硝基苯類化合物不僅可以降低其對礦山環(huán)境的危害，同時也提供了一個廉價的預(yù)處理硝基苯類廢水的方法。目前利用天然磁黃鐵礦還原硝基苯類污染物的研究和應(yīng)用未見文獻(xiàn)報(bào)道和專利公開。
發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題 針對現(xiàn)有技術(shù)處理硝基苯類廢水的處理成本高、PH適用范圍窄的問題，本發(fā)明提供一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，是一種簡單有效、成本低廉的預(yù)處理含硝基苯類廢水的方法。技術(shù)方案
為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，其步驟為
(1)將天然磁黃鐵礦破碎至粒度為50-200目，并通過水洗或酸洗露出磁黃鐵礦新鮮表面待用；
(2)調(diào)節(jié)硝基苯類廢水的pH值為3-10，如果硝基苯類廢水的pH值在3-10之間，則不需調(diào)節(jié)；硝基苯類廢水的PH值太低將會加速天然磁黃鐵礦的溶解，pH值太高將會在磁黃鐵礦表面形成類似綠銹的含鐵氧化物，均難以形成具有還原特性的表面結(jié)合鐵體系，實(shí)現(xiàn)對硝基苯類化合物的還原；
(3)將步驟(I)處理后的天然磁黃鐵礦與步驟(2)中得到的硝基苯類廢水在一個反應(yīng)器中混合；混合后磁黃鐵礦的質(zhì)量濃度不低于50 g/L ；
(4)將步驟(3)中的反應(yīng)容器密封后置于立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上混合反應(yīng)不少于48h，處理后的廢水排出。優(yōu)選的，所述的步驟(I)中的天然磁黃鐵礦，粒度為60-80目。粒度越小越有利于反應(yīng)的進(jìn)行，但是太小會造成天然磁黃鐵礦的溶解過快，反應(yīng)過程不容易控制。所以綜合考慮，天然磁黃鐵礦的粒度應(yīng)該控制為50-200目，而在粒度為60-80目時效果更佳，反應(yīng)過程容易控制。優(yōu)選的，所述的步驟(2)中將硝基苯類廢水的pH值調(diào)節(jié)為7。優(yōu)選的，所述的步驟(4)中混合反應(yīng)時溫度為15_60°C。硝基苯類化合物的轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)溫度的升高而升高，溫度太低硝基苯類化合物去除率較低，難以推廣應(yīng)用，較高的溫度雖然可能獲得較快的處理速度，但是處理成本也增高。優(yōu)選的，所述的步驟(4)中立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為10-60 r/min。優(yōu)選的，所述的步驟(4)中混合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為27°C。從處理效果和成本上看，反應(yīng)溫度為27°C最合理。有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著特征本發(fā)明的一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，采用廉價的天然磁黃鐵礦預(yù)處理硝基苯類廢水，對進(jìn)水pH的適應(yīng)性強(qiáng)，硝基苯化合物去除率可達(dá)到90%以上，操作簡單，對設(shè)備要求低，采用天然磁黃鐵礦，磁黃鐵礦來源廣，價格低廉，可以大大降低處理費(fèi)用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例I
對于硝基苯廢水的處理，硝基苯廢水由硝基苯和蒸懼水配制，水樣pH=6. 56,初始硝基苯濃度為20 mg/L。其處理步驟為
(O將天然磁黃鐵礦破碎至粒度為50-60目，并通過水洗或酸洗露出磁黃鐵礦新鮮表面待用；
(2)將步驟(I)處理后的天然磁黃鐵礦稱取10g與硝基苯類廢水在一個反應(yīng)器中混合；混合后磁黃鐵礦的質(zhì)量濃度為50 g/L ；
(3)將步驟(2)中的反應(yīng)容器密封后置于立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上混合反應(yīng)3d，立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為40 r/min，混合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為27°C，處理后的廢水排出。反應(yīng)后排出的廢水中硝基苯濃度降為2 mg/L,硝基苯去除率為90%。實(shí)施例2
對于二硝基苯廢水的處理，二硝基苯類廢水由1，3- 二硝基苯和蒸懼水配制，水樣pH=6. 75，初始1，3- 二硝基苯濃度為102 mg/L，其處理方法同實(shí)施例1，所不同的是天然磁黃鐵礦的粒度為60-80目，天然磁黃鐵礦與二硝基苯類廢水混合后天然磁黃鐵礦質(zhì)量濃度為55 g/L，立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為60 r/min，混合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為15°C，反應(yīng)時間為2d0處理后的廢水中1，3- 二硝基苯濃度降為10. 5mg/L, I, 3_ 二硝基苯去除率為90%。實(shí)施例3
對于硝基氯苯廢水的處理，硝基氯苯廢水由硝基氯苯和蒸餾水配制，水樣pH=7.0，初始硝基氯苯濃度為96 mg/L。處理步驟同實(shí)施例1，所不同的是，天然磁黃鐵礦的粒度為150-200目，天然磁黃鐵礦與二硝基苯類廢水混合后天然磁黃鐵礦質(zhì)量濃度為60 g/L，立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為10 r/min，混合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60°C，反應(yīng)時間為2 d。處理后的廢水中硝基氯苯濃度降為I. 9 mg/L,硝基氯苯去除率為98%。實(shí)施例4
對于硝基甲苯廢水的處理，硝基甲苯類廢水來源于南京某工廠，水樣PH=2.0，初始硝基甲苯濃度為25 mg/L。其處理步驟為
(1)將天然磁黃鐵礦破碎至粒度為70-90目，并通過水洗或酸洗露出磁黃鐵礦新鮮表面待用；
(2)調(diào)節(jié)硝基甲苯類廢水的pH值為3;
(3)將步驟(I)處理后的天然磁黃鐵礦與步驟(2)中得到的硝基甲苯類廢水在一個反應(yīng)器中混合；混合后磁黃鐵礦的質(zhì)量濃度為51 g/L ；
(4)將步驟(3)中的反應(yīng)容器密封后置于在轉(zhuǎn)速為40r/min的立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上混合反應(yīng)8 d，反應(yīng)溫度控制在20-30°C之間，處理后的廢水排出。排出的廢水中硝基苯濃度降為2.I mg/L，硝基甲苯去除率為92%。實(shí)施例5 對于硝基氯苯廢水的處理，硝基氯苯廢水來源于蘇州某工廠，水樣pH=ll，初始硝基氯苯為35 mg/L。其處理步驟同實(shí)施例4，所不同的是步驟(2)調(diào)節(jié)硝基氯苯廢水的pH值為10 ;步驟(4)中將步驟(3)中的反應(yīng)容器密封后置于在轉(zhuǎn)速為50 r/min的立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上混合反應(yīng)4 d，反應(yīng)溫度控制在30-35°C之間，處理后的廢水排出。排除的廢水中硝基氯苯濃度降為2. 5 mg/L，硝基甲苯去除率為93%。
權(quán)利要求
1.一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，其步驟為 (1)將天然磁黃鐵礦破碎至粒度為50-200目，并通過水洗或酸洗露出磁黃鐵礦新鮮表面待用； (2)調(diào)節(jié)硝基苯類廢水的pH值為3-10，如果硝基苯類廢水的pH值在3-10之間，則不需調(diào)節(jié)； (3)將步驟(I)處理后的天然磁黃鐵礦與步驟(2)中得到的硝基苯類廢水在一個反應(yīng)器中混合；混合后磁黃鐵礦的質(zhì)量濃度不低于50 g/L ； (4)將步驟(3)中的反應(yīng)容器密封后置于立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上混合反應(yīng)不少于48h，處理后的廢水排出。
2.根據(jù)權(quán)利書要求I所述的一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，其特征 在于，所述的步驟(I)中的天然磁黃鐵礦，粒度為60-80目。
3.根據(jù)權(quán)利書要求I所述的一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，其特征在于，所述的步驟(2)中將硝基苯類廢水的pH值調(diào)節(jié)為7。
4.根據(jù)權(quán)利書要求I所述的一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，其特征在于，所述的步驟(4)中混合反應(yīng)時溫度為15-60°C。
5.根據(jù)權(quán)利書要求I或4所述的一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，其特征在于，所述的步驟(4)中立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為10-60 r/min。
6.根據(jù)權(quán)利書要求4所述的一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，其特征在于，所述的步驟(4)中混合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為27°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法，屬于污水處理領(lǐng)域。其步驟為(1)將天然磁黃鐵礦破碎至粒度為50-200目，并通過水洗或酸洗露出磁黃鐵礦新鮮表面待用；(2)調(diào)節(jié)硝基苯類廢水的pH值為3-10；(3)將步驟(1)處理后的天然磁黃鐵礦與步驟(2)中得到的硝基苯類廢水在一個反應(yīng)器中混合；混合后磁黃鐵礦的質(zhì)量濃度不低于50g/L；(4)將步驟(3)中的反應(yīng)容器密封后置于立式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤上混合反應(yīng)不少于48h，處理后的廢水排出。本發(fā)明采用廉價的天然磁黃鐵礦預(yù)處理硝基苯類廢水，對進(jìn)水pH的適應(yīng)性強(qiáng)，硝基苯化合物去除率可到90%以上，操作簡單，對設(shè)備要求低，可以大大降低處理費(fèi)用。
文檔編號C02F101/38GK102963943SQ20121055873
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者李睿華, 李 杰, 張菁, 孫茜茜, 胡俊松, 李愛民 申請人:南京大學(xué)