一種利用天然磁黃鐵礦處理硝基苯類廢水的方法技術

本發明專利技術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）調節硝基苯類廢水的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器中混合；混合后磁黃鐵礦的質量濃度不低于50g/L；（4）將步驟（3）中的反應容器密封后置于立式旋轉轉盤上混合反應不少于48h，處理后的廢水排出。本發明專利技術采用廉價的天然磁黃鐵礦預處理硝基苯類廢水，對進水pH的適應性強，硝基苯化合物去除率可到90%以上，操作簡單，對設備要求低，可以大大降低處理費用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于污水處理
，具體的說，涉及。
技術介紹
硝基苯類化合物是嚴重污染環境和危害人體健康的有害物質，其B0D5/C0D 比值較低，生物可降解性差，廢水治理較為困難。若通過物理化學法將硝基苯轉化成毒性小、宜生物降解的苯胺，再通過生物法將其完全礦化，可使廢水達標排放。物理法容易造成二次污染且處理費用較高，其廣泛應用受到限制。實際應用中多采用化學法對高濃度含硝基苯廢水進行預處理，以降低對生化池的沖擊負荷。 自1996年Agrawal等提出零價鐵還原芳香族硝基化合物技術以來，國內外學者已作了大量研究。但他們多集中于純度較高的電解質鐵對地下水污染的修復。由于電解質鐵的成本相對較高，因此尋找一種廉價有效的替代材料具有重要的實際意義。鐵屑內電解法具有原料價格低廉、來源廣泛、效果明顯等優點，已為人們所重視，但該技術的實施還受到以下幾個方面的挑戰該方法大量曝氣，并沒有充分利用單質鐵的還原能力；鐵的消耗量大，反應一段時間后鐵屑易于板結，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。中國專利申請號2012100953696，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行硝基苯廢水預處理的方法。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容器中；(3)將硝基苯廢水加入到上述反應容器中，其中反應容器中硫化亞鐵與硝基苯的質量濃度之比不小于30:1，且硫化亞鐵的質量濃度不低于3.6 g/L ； (4)將反應容器置于厭氧或缺氧環境，使硫化亞鐵與硝基苯廢水混合，混合反應6(T180 min后，完成硝基苯廢水的預處理。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產品，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。事實上，FeS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，它的結構是從標準的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，其他一些中間狀態產物和FeS則分別具有六方晶和正方晶結構。自然界中的磁黃鐵礦常常為單斜晶和六方晶的混合物，它的化學性質由于晶體結構中存在鐵虧空而變得復雜，晶體結構中鐵的虧空導致更低的晶體對稱性，從而增強了它的反應性。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，能夠促進天然磁黃鐵礦和硝基苯反應過程中含鐵活性化合物的形成。正是因為天然磁黃鐵礦這種獨特的晶體結構和成分組成使得其比硫化亞鐵在更寬的PH范圍內具有較強的反應能力，能夠和硝基苯發生反應。廢棄的磁黃鐵礦在濕潤和與空氣接觸的情況下會自發的氧化，產生礦山酸性廢水，對礦山的水環境造成嚴重危害。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境的危害，同時也提供了一個廉價的預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用未見文獻報道和專利公開。
技術實現思路
要解決的問題 針對現有技術處理硝基苯類廢水的處理成本高、PH適用范圍窄的問題，本專利技術提供，是一種簡單有效、成本低廉的預處理含硝基苯類廢水的方法。技術方案 為了解決上述問題，本專利技術所采用的技術方案如下 ，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)調節硝基苯類廢水的pH值為3-10，如果硝基苯類廢水的pH值在3-10之間，則不需調節；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合鐵體系，實現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器中混合；混合后磁黃鐵礦的質量濃度不低于50 g/L ； (4)將步驟(3)中的反應容器密封后置于立式旋轉轉盤上混合反應不少于48h，處理后的廢水排出。優選的，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的進行，但是太小會造成天然磁黃鐵礦的溶解過快，反應過程不容易控制。所以綜合考慮，天然磁黃鐵礦的粒度應該控制為50-200目，而在粒度為60-80目時效果更佳，反應過程容易控制。優選的，所述的步驟(2)中將硝基苯類廢水的pH值調節為7。優選的，所述的步驟(4)中混合反應時溫度為15_60°C。硝基苯類化合物的轉化率隨著反應溫度的升高而升高，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。優選的，所述的步驟(4)中立式旋轉轉盤的轉速為10-60 r/min。優選的，所述的步驟(4)中混合反應的反應溫度為27°C。從處理效果和成本上看，反應溫度為27°C最合理。有益效果 采用本專利技術提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著特征本專利技術的，采用廉價的天然磁黃鐵礦預處理硝基苯類廢水，對進水pH的適應性強，硝基苯化合物去除率可達到90%以上，操作簡單，對設備要求低，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用。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細描述。實施例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器中混合；混合后磁黃鐵礦的質量濃度為50 g/L ； (3)將步驟(2)中的反應容器密封后置于立式旋轉轉盤上混合反應3d，立式旋轉轉盤的轉速為40 r/min，混合反應的反應溫度為27°C，處理后的廢水排出。反應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量濃度為55 g/L，立式旋轉轉盤的轉速為60 r/min，混合反應的反應溫度為15°C，反應時間為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。處理步驟同實施例1，所不同的是，天然磁黃鐵礦的粒度為150本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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）調節硝基苯類廢水的pH值為3？10，如果硝基苯類廢水的pH值在3？10之間，則不需調節；？（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器中混合；混合后磁黃鐵礦的質量濃度不低于50？g/L；（4）將步驟（3）中的反應容器密封后置于立式旋轉轉盤上混合反應不少于48？h，處理后的廢水排出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李睿華，李杰，張菁，孫茜茜，胡俊松，李愛民，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：