[发明专利]超重力强化萃取-催化O3

说明书

本发明属硝基苯废水处理的技术领域，为解决现有处理硝基苯废水的方法存在的不足，提出一种超重力强化萃取‑催化O₃/Ti⁴⁺处理高浓度硝基苯废水的方法。用萃取法处理高浓度硝基苯废水，使废水中硝基苯浓度降低，然后采用O₃/Ti⁴⁺法进一步处理达到排放标准；高浓度硝基苯废水中硝基苯浓度为1000～2000mg/L，采用的萃取剂为环己烷，相比V_环己烷：V_废水为1:2～2:1，pH为5～9，温度为25℃，液体流量为40～60L/h。处理效率提高了20%‑30%，时间缩短了30%‑40%，大大减小了水处理成本。工艺流程简单，操作方便，可应用于各种有机工业废水如炸药废水、含酚废水、染料废水、医药废水等。

技术领域

本发明属于硝基苯废水处理的技术领域，具体涉及一种处理高浓度硝基苯废水的工艺方法，采用超重力技术、萃取和催化臭氧化技术的耦合处理共同作用。

背景技术

硝基苯常用作有机合成中间体，广泛应用于化工、燃料、材料、焦化等行业中。但硝基苯中的取代基硝基为吸电子基团，化学性质比较稳定，不易被生物降解，可稳定存在于水体中。一旦进入环境中，能够引起动物神经系统异常症状、贫血、肝脏疾病等，现已被我国列入68种重点污染物之一。

目前国内处理该类废水的方法主要有物理法、化学法和生物法。物理法处理含硝基苯废水时，硝基苯只是从一相转移到另一相，硝基苯并未发生改变。对于初始浓度较高的含硝基苯废水，利用物理法来处理，可以达到降低废水中硝基苯的浓度，又可以回收部分硝基苯，实现资源利用最大化。其中，萃取法具有能耗低、处理水量大、设备简单、操作安全等优点，在含苯环化合物的回收利用上使用广泛，但对于萃取法而言，萃取剂选择不合适，易导致二次污染；在传统萃取塔或者搅拌震荡中进行萃取，存在液滴直径大，运动速度较慢，湍动程度小，液液萃取过程中传质推动力小，传质系数低，萃取级效率低等问题。化学方法是根据化学反应过程电子得失情况将难降解有机物转化为较易降解物质。其中，臭氧因其杀菌能力强，无二次污染等优点被广泛的应用于饮用水和污水的处理中。臭氧对有机物的氧化作用有两条途径：（1）臭氧直接有机物发生反应；（2）臭氧被分解成氧化能力更强的·OH，·OH无选择性，与有机物发生快速反应。但是臭氧化技术依然存在着一些问题，如：（1）臭氧直接氧化反应选择性较高，与有机物反应速率较低，对有机物矿化度较低。为了解决或改善这个问题，科研工作者从臭氧本身出发进行改进，即催化臭氧化技术，产生更多的·OH，增加氧化作用中间接反应发生，降解水中有机污染物。根据催化剂的不同可分别非均相催化臭氧化技术和均相催化臭氧化技术。其中，均相催化臭氧化技术（常用的催化剂有H₂O₂、过渡金属离子（Fe²⁺、Mn²⁺、Ti⁴⁺、H₂O₂）等）因反应条件温和，氧化效率高，无需催化剂制备等优点而被广泛的研究。（2）催化剂的加入提高了有机物的降解效率，但降解废水的速率控制步骤为臭氧在气液界面的传质，臭氧在水中溶解度较低，这依然限制着臭氧的应用。超重力技术以旋转填料床（rotating packed bed, RPB）为载体，在地球上实现了超重力环境。液体被剪切成液膜、液丝、液滴，增大了相际表面，同时气液相际表面得到快速更新，极大地强化了传质过程。郭亮等对超重力场中臭氧传质性能进行了研究，结果表明，臭氧的溶解速率明显提高，旋转填料床设备中K_La值是传统曝气反应装置中K_La值的2.5倍。同时，对于高浓度硝基苯废水而言，各种方法的单独使用存在处理效果差或者处理费用高等问题。

发明内容

本发明为解决现有处理硝基苯废水的方法存在的上述不足，提出了一种超重力强化萃取-臭氧高级氧化法处理高浓度硝基苯废水的工艺及装置。

本发明采用如下的技术方案实现：