CN101402476A - 一种丙烯腈废水的辐照处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种丙烯腈废水的辐照处理方法，属于核技术应用与环境保护领域。本发明主要是利用电离辐射能够诱导丙烯腈发生聚合反应的原理，通过电离辐射使废水中的丙烯腈发生聚合反应，然后用过滤的办法将丙烯腈聚合体沉淀物从水相中分离出来，从而实现从废水中去除丙烯腈的目的。本发明可有效地去除高浓度丙烯腈废水中具有生物毒性的丙烯腈污染成分。该方法是一种高效、经济、对环境友好的废水处理新技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙烯腈废水的处理方法，特别涉及到一种利用电离辐射技术(如γ射线或电子束)处理丙烯腈废水的方法。
背景技术
丙烯腈是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成纤维、合成化学和合成橡胶等许多工业领域。但是，在丙烯腈生产过程中通常会产生大量含有毒有害物质的工业废水。丙烯腈废水中主要含有高浓度的无机氰化物和丙烯腈、乙腈等有机腈类物质。丙烯腈废水由于其有毒有害和难降解的特性，难以用传统的物化方法和生物方法进行有效的处理。
目前，丙烯腈废水处理方法主要有物化法、化学法和生物法三种。物化法包括精馏法、活性炭吸附法、溶剂萃取法和反渗透法。化学法主要包括焚烧法、加压水解法、湿式催化氧化法、化学试剂氧化法和电解法。而生物法则包括高效微生物分解法和膜生物反应器法。但这些处理方法大多为研究性的报道，处理成本高，设备复杂，处理效果也不是很理想，且已实现工业化应用的较少。
污染物辐照分解所使用的辐照源一般是γ射线(主要是60Co)或高能电子束(各种电子加速器)。受辐照时体系会产生物理化学效应(如胶体的变性作用)、化学效应(如污染物的辐射化学分解作用或氧化作用)及生物学效应(如杀菌消毒作用)等。在废水的辐照处理中，高能射线主要与介质水发生作用，产生一系列的自由基(游离基)、离子、水合电子及离子基等，这些粒子具有极高的化学反应活性，能与污染物发生较强作用，从而使其降解。与其它水处理方法相比，电离辐照技术具有其特殊的特点和优势。最显著的就是可以处理众多难降解污染物，具有广泛的适应性；不会产生二次污染，安全可靠；具有很强的穿透力，可以穿透固体颗粒，杀死其中的病菌和病毒，这是一般消毒方法如臭氧消毒很难做到的。而且当电离辐照与氧、臭氧、氯或加热等方法同时使用时，会产生独特的“协同效应”，其效果远非简单的相加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用电离辐射技术(如γ射线或电子束)处理丙烯腈废水的方法，该发明提供了一种丙烯腈废水处理新方法，有助于解决目前高浓度丙烯腈废水治理过程中处理技术缺乏和治理代价高等问题。
本发明原理：根据丙烯腈单体易于发生聚合反应的特点，利用电离辐射与水反应产生的自由基促进丙烯腈发生聚合反应。
本发明的技术方案：一种丙烯腈废水的辐照处理方法，其特征在于：
采用3～20kGy的辐射剂量，对浓度为1000mg/L～4000mg/L的丙烯腈废水进行电离辐射使丙烯腈发生聚合，然后用过滤的办法将丙烯腈聚合体沉淀物从水相中分离出来，用吡啶比色法测定残余的丙烯腈含量。
所述丙烯腈废水的pH为4.0～11.0。
所述电离辐射为γ射线或电子束，其中，γ射线由放射性核素60Co或137Cs衰变产生，电子束由电子加速器提供。
本发明可有效地去除高浓度丙烯腈废水中具有生物毒性的丙烯腈污染成分。
本发明的优点在于：对不同温度、较高浓度的丙烯腈废水，可以直接应用本发明去除废水中大部分有毒污染物——丙烯腈，有利于保证后续处理工艺的正常运行。此外，本发明还利用了丙烯腈发生辐射聚合反应所需的辐射剂量，比其辐射分解剂量要低得多，因此，该发明提供的方法可以大大降低丙烯腈废水处理的成本。该方法处理设备简单，废水处理效果好、成本低，具有较大的实用价值，并且具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
附图说明
图1是不同初始pH值下丙烯腈废水的去除情况。
具体实施方式
以下实施例的电离辐射均由γ-60Co源提供。该60Co源由清华大学核能与新能源技术研究院环境技术研究室自行设计建造，源强为4×104居里，吸收剂量用硫酸亚铁剂量计标定，实验过程中采用的辐照中心孔道剂量率为285Gy/min。
实施例1
1取三份10mL自行配置浓度为1000mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，并置于中心孔道进行辐照处理；
2废水经γ-60Co源提供的10、15、20kGy辐照剂量处理后，通过过滤的方法将丙烯腈聚合体沉淀物从水相中分离出来。
3采用吡啶比色法测定残余的丙烯腈含量，进而计算出丙烯腈的去除率。
表1给出了不同辐照剂量对浓度为1000mg/L的丙烯腈废水的处理效果。由表1可看出辐照剂量为10kGy时丙烯腈去除率较高。
表1不同辐照剂量下对浓度为1000mg/L的丙烯腈废水的处理效果
实施例2
1取三份10mL自行配置浓度为4000mg/L的丙烯腈废水，调节废水的初始pH值分别为4.0、7.0和11.0；
2加入到耐辐照玻璃容器中，并置于中心孔道进行辐照处理；
3废水经γ-60Co源提供10kGy和15kGy的辐照剂量处理后，通过过滤的方法将丙烯腈聚合体沉淀物从水相中分离出来。
4采用吡啶比色法测定残余的丙烯腈浓度，进而计算出丙烯腈的去除率。
图1结果显示，丙烯腈废水初始pH值在4.0～11.0时，辐射处理对丙烯腈的去除率影响不大，因此，对于实际丙烯腈废水，可以直接进行辐射处理而不需调节其pH值，简化了处理过程并节省处理成本。
实施例3
1取四份10mL浓度为4000mg/L自行配置的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，并置于中心孔道进行辐照处理；
2废水经γ-60Co源提供的3kGy、5kGy、10kGy和15kGy辐照剂量处理后，通过过滤的方法将丙烯腈聚合体沉淀物从水相中分离出来。
3采用吡啶比色法测定残余的丙烯腈浓度，进而计算出不同辐照剂量下废水中丙烯腈的去除率。
表2给出了丙烯腈废水浓度为4000mg/L时，不同辐照剂量下丙烯腈的去除率，由表中数据可知该浓度的丙烯腈废水的较佳辐照剂量为10～15kGy。
表2不同辐照剂量下对浓度为4000mg/L的丙烯腈废水的处理效果
实施例4
1分别取浓度为1000、2000、3000和4000mg/L自行配置的丙烯腈废水10mL，加入到耐辐照玻璃容器中，并置于中心孔道进行辐照处理；
2废水经γ-60Co源提供的15kGy辐照剂量处理后，通过过滤的方法将丙烯腈聚合体沉淀物从水相中分离出来。
3采用吡啶比色法测定残余的丙烯腈浓度，进而计算出不同辐照剂量下废水中丙烯腈的去除率。
由表3可知，辐照剂量为15kGy，丙烯腈浓度在1000mg/L～4000mg/L范围内时，处理效果随浓度增强而增强。
表3同一辐照剂量下，不同浓度丙烯腈废水的处理效果
Claims (5)
1.一种丙烯腈废水的辐照处理方法，其特征在于采用3～20kGy的辐射剂量，对浓度为1000mg/L～4000mg/L的丙烯腈废水进行电离辐射使丙烯腈发生聚合，然后用过滤的办法将丙烯腈聚合体沉淀物从水相中分离出来。
2.根据权利要求1所述的丙烯腈废水的辐照处理方法，其特征在于所述丙烯腈废水的pH为4.0～11.0。
3.根据权利要求1所述的丙烯腈废水的辐照处理方法，其特征在于所述电离辐射为γ射线或电子束。
4.根据权利要求1或2所述的丙烯腈废水的辐照处理方法，其特征在于所述γ射线是由放射性核素60Co或137Cs衰变产生。
5.根据权利要求1或2所述的丙烯腈废水的辐照处理方法，其特征在于所述电子束是由电子加速器提供。
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