[发明专利]处理废水的方法

说明书

本发明提供一种用于处理来自生产环氧丙烷的工业过程的废水的方法，该方法包括将废水在包含金属纳米颗粒掺杂的多孔碳珠粒的催化剂的存在下进行催化湿式氧化处理。

技术领域

本发明涉及一种处理废水的方法，特别地来自工业过程的至少含有烃和盐的废水。

背景技术

来自工业过程并至少含有烃和盐(有机和/或无机)的废水的处理或净化通常是相对昂贵的过程。如今，环境立法对工业过程中废水流的净化提出了严格要求，特别是当净化废水要释放到环境中时。因此，工业废水净化方法的选择受到实际、环境和经济考虑的约束。

生产环氧丙烷(PO)的方法产生废水流，这提供了净化方面的特殊挑战。环氧丙烷可以通过丙烯与空气或氧气直接氧化来制备。因此，直接氧化倾向于提供低产率的PO，PO最常在化学介质的帮助下产生。

产生相对大量废水的一种生产环氧丙烷的工业方法是苯乙烯单体/环氧丙烷(SM/PO)生产方法。通常，SM/PO流程涉及以下步骤：

(i)使乙苯与氧气或空气反应形成乙苯氢过氧化物，(ii)使如此获得的乙苯氢过氧化物与丙烯在环氧化催化剂存在下反应，得到环氧丙烷和1-苯基乙醇，和(iii)使用合适的脱水催化剂通过脱水将1-苯基乙醇转化为苯乙烯。在最后一步中，产生水。除了该反应水之外，还生成有机副产物，例如脂族和芳族烃、醛、酮、醇、酚和有机酸。借助清水将副产物与主要产物分离，并使用碱性水溶液例如碳酸(氢)钠和/或氢氧化钠水溶液中和有机酸。此外，在步骤(i)中随空气引入额外的水，并在上述方法的步骤(iii)中引入蒸汽。

SM/PO生产工厂的废水通常含有1.0至3.5wt.％非盐有机化合物和3.0至6.0wt.％有机盐。取决于用于中和有机酸的碱性溶液，它可以进一步含有高达2.0wt.％的碳酸钠和碳酸氢钠和/或痕量的氢氧化钠。

SM/PO工厂的废水输出量可达每小时数万公斤，如果没有额外的净化处理，则无法排放。然而，如上所述，由于实际、环境和经济方面的考虑，选择合适的净化处理是有限的。

可以在生产环氧丙烷中使用的另一种苯基氢过氧化物是氢过氧化枯烯(2-氢环氧丙烷-2-基苯)，典型地通过枯烯((1-甲基乙基)苯))与氧气或空气反应而获得。氢过氧化枯烯在环氧化催化剂存在下与丙烯反应，得到PO和枯基醇(2-苯基丙-2-醇)。枯基醇(也称为二甲基苯基甲醇(DMPC))通常借助于非均相催化剂和氢气通过氢解转化成枯烯。然后可以在该过程中重复使用枯烯。

源自这些过程的废水可包括具有酚羟基或羰基的含氧化合物。典型的污染物可包括酮类如丙酮、乙基甲基酮和二乙基酮，醛类如甲醛、乙醛和丙醛，醚类，芳香族和非芳香族醇类如酚类和甲醇类，氯化化合物如二氯丙烷和有机钠盐如乙酸钠、甲酸钠、苯甲酸钠、丙酸钠和草酸钠。

源自环氧丙烷的生产的废水流的净化提出了特别的挑战，因为这些流通常比源自其他化学过程的废水流具有更大的化学氧(COD)需求。例如，源自环氧丙烷生产的废水流的典型起始COD值为80,000至125,000mg/L的范围。因此，这种废水流的净化方法需要能够以绝对值和百分比来显著量降低COD。

工业过程中用于净化来自环氧丙烷生产的废水流的典型净化方法包括在高温和高压下用空气或氧气进行液相氧化(所谓的湿空气氧化(WAO)工艺)。

湿空气氧化是一种众所周知的处理工艺流的技术，最初由F.J.Zimmermann于1930年代开发。该技术利用含氧气体在升高的温度和压力下对工艺流进行水相氧化，以氧化无机污染物并将有机污染物转化为二氧化碳、水和可生物降解的短链有机化合物。

通常使用湿空气氧化来净化源自环氧丙烷生产的废水流，温度高于300℃且压力超过150巴(15MPa)。湿空气氧化通常实现从所述废水流中去除60-70％的化学需氧量(COD)。