[发明专利]催化铁内电解法预处理硝基苯废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化铁内电解法预处理硝基苯废水的方法，属于废水处理方法领域。 

背景技术

硝基苯类化合物在化学工业中是制备各种胺类化合物的原料，其生产废水难以生化降解。硝基苯是一种有潜在致癌性的有毒物质，属我国优先控制污染物之一，国家严格规定废水中硝基化合物的含量均不得超过5mg／L(GB8978—1996)。此类物质结构稳定，种类多而复杂，属于生物难降解物质，不能直接用生化方法进行处理。因此，在传统的生物处理前需进行各种物理化学预处理。 

因此，研究一种处理效果好、运行简单以及成本低的适用于硝基苯废水的处理方法具有很高的应用前景。 

发明内容

本发明旨在提供一种处理效果好、运行简单以及成本低的适用于硝基苯废水的预处理方法。 

本发明所述的催化铁内电解法预处理硝基苯废水的方法，包括以下步骤： 

将铁屑和条形铜片按一定比例混合均匀后，置于反应器中，加入待处理的含硝基苯废水，在厌氧条件下，以140r/min的速度搅拌反应，静置沉淀后排出水清水即为预处理好的废水，为后续的生物处理提供有利条件。

优选的，本发明所述的铁屑加入量为10g/L，条形铜片加入量为1g/L。 

更优选的，本发明所述的反应时间为60min。 

本发明所述的预处理方法，采用催化铁内电解法，使废水中的硝基苯转化为苯胺，有效地降低了硝基苯对微生物的毒性，为进一步生化处理创造了条件。 

在本发明所述的预处理方法中，硝基苯在铜电极上出现了一组明显的还原峰，且它们的还原电位比析氢电位更正，表明硝基苯能在铜电极上被直接还原，且反应比水的还原更容易发生。当溶液的pH值呈弱碱性时，硝基苯的还原电位向正方向移动，峰电流明显增大，说明硝基苯在铜电极上的直接电还原反应在弱碱性条件下效果较好。当溶液初始pH 呈酸性时，硝基苯还原电流较大，同时，析氢电流也较大，说明酸性条件有利于硝基苯在铜电极上的直接电还原反应和析氢反应。相应条件下，硝基苯在石墨电极上没有还原峰，表明硝基苯在石墨电极上不能发生直接还原反应。表明硝基苯能在铜电极上得电子被直接还原，而不仅仅是通过原电池反应产物而促发的间接电还原反应，这就是催化铁内电解法与传统铁屑法反应机理的本质区别。 

在本发明所述的预处理方法中，经催化铁内电解法处理60min后，硝基苯的吸收峰逐渐减弱，并且出现了吸收峰的红移，最终该吸收波长变为λmax = 278.19nm。并且还原产物的紫外吸收光谱中出现了λ为230nm 的新吸收峰，随着反应的进行，该吸收峰逐渐增强，可见生成的产物浓度不断升高。经酸化后，还原产物的紫外吸收光谱中230nm 处的新吸收峰消失，红移之峰重新回到267nm 处，强度降低。质子化实验证明硝基苯催化铁内电解的还原产物是苯胺。可以推断，λ= 230nm 处的吸收为苯胺的助色基团- NH2引起的K带吸收，同时结合苯胺在λ= 280nm 处存在助色基团的B 吸收带，可以推断，硝基苯在整个降解过程中出现红移，主要原因为苯胺的B 吸收带与硝基苯的B 吸收带发生了叠加，而整体趋势随硝基苯量的减少而逐步向苯胺的B 吸收带偏移。 

在本发明所述的预处理方法中，同时试验表明，进水pH值对硝基苯的降解效率影响并不太大，在实验pH 值范围内，催化铁内电解法对硝基苯的处理效果均较好。这是由催化铁内电解法的机理决定的，铜作为处理剂的一个组分和铁形成原电池，发生电极反应，除了通过电极产物使硝基苯还原，更重要的是能够使硝基苯在其表面直接发生得电子还原反应。总而言之，催化铁内电解法对硝基苯废水进行预处理是将硝基苯还原为苯胺，其中包括多种机理。在偏酸性溶液中，催化铁法处理废水的效果是Fe、H₂的还原能力使硝基苯转化为苯胺等诸多作用的协同效应；在中性和偏碱性溶液中，催化铁法处理废水的效果是H₂、Fe(OH)₂的还原作用，以及硝基苯在铜电极上的直接电还原等作用的综合效应，但主要是硝基苯在铜电极上的直接得电子还原反应。 

本发明所述的催化铁内电解法预处理硝基苯废水的方法，硝基苯能在铜电极上直接发生得电子还原反应，而不仅仅是通过原电池反应产物而促发的间接还原反应，这就是催化铁内电解法与传统铁屑法反应机理的本质区别，催化铁内电解法可将硝基苯类化合物转化为苯胺类化合物，达到处理该废水降低毒性，提高BOD5/COD比值的目的，为后续的生化处理提供有利条件。 

具体实施方式

实施例一：