CN101402477A - 添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含丙烯腈废水的处理技术，发明了一种添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的新方法。该方法利用电离辐射产生的氧化能力强的羟基自由基·OH，促进丙烯腈废水中的丙烯腈发生聚合反应，在废水中添加铜离子可以催化丙烯腈的聚合，降低废水辐射处理所需要的吸收剂量，从而降低处理成本。可以直接应用本发明去除丙烯腈废水中大部分有毒污染物－丙烯腈，处理后丙烯腈的浓度很低，有利于后续生化处理工序的正常运行，而且治理工艺简单，废水治理成本低、治理效果好，丙烯腈去除率可高达95％以上。添加铜离子可以使丙烯腈去除率提高约10％－80％，丙烯腈去除率可高达99.6％以上。该方法是一种高效、经济、对环境友好的废水处理新技术。具有较大的实施价值和较好的社会、环境和经济效益。

Description

添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法
技术领域
本发明属于含丙烯腈废水的处理技术，特别涉及添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法。该技术在一定程度上改变目前由于焚烧法处理丙烯腈废水而造成的环境污染和高处理成本的治理状况。
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有毒有害的工业废水。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。氰化物属剧毒化学品之一，对人、畜的危害极大。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膜法。化学法主要包括焚烧法、加压水解法、湿式催化氧化法、试剂氧化法和电解法。而生物法则包括微生物处理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，处理效果也不是很理想，实现工业化应用的更少。
以γ射线或高能电子束为基本手段的辐射技术应用于环境保护领域，最早始于20世纪50年代，最初的研究主要是针对垃圾的消毒，以钴60为辐射源。在70年代，这些研究工作延伸到水的净化，其后，开始发展烟气净化的辐射方法。近年来，随着核辐射技术的不断发展，辐射技术在环境污染治理领域也向深度和广度发展，涉及多种污染物，多个污染治理领域，在废气治理，废水治理、污泥处置及消毒等方面的应用已初步达到工业化水平。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做不到的。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。
从有机废水治理工艺看，目前的高浓度有机废水治理方法，均为各种各样的降解方法，即在一定条件下，实现污染物分子链的断裂，将大分子物质变为小分子，直至矿化。本申请的治理方法则是在利用辐照聚合方法处理高浓度丙烯腈废水的基础上添加适量的Cu2+，使丙烯腈的去除率更高、处理效果更好，同时可以降低废水处理所需的辐照剂量，这对辐照技术应用于实际废水处理是十分有利的。
发明内容
本发明的目的是针对目前高浓度丙烯腈废水治理过程中处理技术缺乏、治理成本高等缺点而提供一种添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法，其特征是利用电离辐射产生的氧化能力强的羟基自由基·OH，促进丙烯腈废水中丙烯腈聚合，添加Cu2+以催化废水中丙烯腈的聚合，降低废水辐射处理所需的吸收剂量，从而降低处理成本。具体方案是在浓度为100mg/L-4000mg/L的丙烯腈废水中添加Cu2+(如硝酸铜)，添加量为5-50mg/L(以铜离子计)，利用γ射线或高能电子束进行辐照处理，吸收剂量为5-15kGy范围内，使丙烯腈发生辐照聚合反应生成聚丙烯腈沉淀，通过过滤有效地去除水相中的有毒有害物质-丙烯腈，使丙烯腈去除率提高10％-80％。
本发明的有益之处是根据丙烯腈生产废水中主要污染成分丙烯腈的化学特性，在辐照处理的基础上适当添加一定浓度的Cu2+，以提高丙烯腈的处理效率。通过实验验证，对不同温度、浓度的高浓度丙烯腈废水，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，有利于后续生化工序的正常运行，而且工艺简单，废水治理成本低、治理效果好，处理效果可高达95％以上。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。
具体实施方式
本发明针对目前含丙烯腈废水治理过程中处理技术缺乏、治理代价高等缺点而提供一种添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法，下面结合实施例对本发明予以说明。
实施例1
1)取10mL自行配置浓度为100mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；
2)取10mL自行配置浓度为100mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，加入硝酸铜溶液，使最终铜离子浓度为20mg/L，置于中心孔道进行辐照处理；
3)废水经60Co源提供的γ-射线辐照处理，辐照剂量为5kGy，形成丙烯腈聚合物沉淀，然后过滤将丙烯腈聚合物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。
表1给出了丙烯腈废水的处理效果。
表1丙烯腈浓度为100mg/L时的辐照处理效果
Figure A20081022706400051
实施例2
1)取10mL自行配置浓度为200mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；
2)取10mL自行配置浓度为200mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，加入硝酸铜溶液，使最终铜离子浓度为20mg/L，置于中心孔道进行辐照处理；
3)废水经60Co源提供的γ-射线辐照处理，辐照剂量为10kGy，形成丙烯腈聚合物沉淀，然后过滤将丙烯腈聚合物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。
表2给出了丙烯腈废水的处理效果。
表2丙烯腈浓度为200mg/L时的辐照处理效果
Figure A20081022706400052
Figure A20081022706400061
实施例3
1)取10mL自行配置浓度为200mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；
2)取10mL自行配置浓度为200mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，加入硝酸铜溶液，使最终铜离子浓度为20mg/L，置于中心孔道进行辐照处理；
3)废水经60Co源提供的γ-射线辐照处理，辐照剂量为15kGy，形成丙烯腈聚合物沉淀，然后过滤将丙烯腈聚合物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。
表3给出了丙烯腈废水的处理效果。
表3丙烯腈浓度为200mg/L时的辐照处理效果
实施例4
1)取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，置于中心孔道进行辐照处理；
2)取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，加入硝酸铜溶液，使最终铜离子浓度为5mg/L，置于中心孔道进行辐照处理；
3)废水经60Co源提供的γ-射线辐照处理，辐照剂量为15kGy，形成丙烯腈聚合物沉淀，然后过滤将丙烯腈聚合物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。表4给出了丙烯腈废水的处理效果。
表4丙烯腈浓度为1000mg/L时的辐照处理效果
Figure A20081022706400071
实施例5
1)取10mL自行配置浓度为4000mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；
2)取10mL自行配置浓度为4000mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，加入硝酸铜溶液，使最终铜离子浓度为10mg/L，置于中心孔道进行辐照处理；
3)废水经60Co源提供的γ-射线辐照处理，辐照剂量为5kGy，形成丙烯腈聚合物沉淀，然后过滤将丙烯腈聚合物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。
表5给出了丙烯腈废水的处理效果。
表5丙烯腈浓度为4000mg/L时的辐照处理效果
Figure A20081022706400072
实施例6
1)取10mL自行配置浓度为2000mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；
2)取10mL自行配置浓度为2000mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，加入硝酸铜溶液，使最终铜离子浓度为50mg/L，置于中心孔道进行辐照处理；
3)废水经60Co源提供的γ-射线辐照处理，辐照剂量为15kGy，形成丙烯腈聚合物沉淀，然后过滤将丙烯腈聚合物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。
表6给出了丙烯腈废水的处理效果。
表6丙烯腈浓度为2000mg/L时的辐照处理效果

Claims (5)

1.一种添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的方法，其特征是利用电离辐射产生的氧化能力强的羟基自由基·OH，促进丙烯腈废水中的丙烯腈发生聚合反应，在废水中添加铜离子可以催化丙烯腈的聚合，降低废水辐射处理所需要的吸收剂量，从而降低处理成本。具体方案是在浓度为200mg/L-4000mg/L的丙烯腈废水中，添加一定量的铜离子，浓度范围为5-50mg/L，利用γ射线或高能电子束进行辐照处理，剂量在5kGy-15kGy范围内，使丙烯腈发生辐照聚合反应，生成丙烯腈聚合物，通过过滤等技术有效地去除水相中的有毒有害物质-丙烯腈，丙烯腈去除率可提高10％-80％。
2.根据权利要求1所述添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法，其特征是所述丙烯腈废水浓度为200mg/L-4000mg/L。
3.根据权利要求1所述添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法，其特征是所述Cu2+为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜，浓度范围为5-50mg/L。
4.根据权利要求1所述添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法，其特征是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所述添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法，其特征是所述电子束是由电子加速器提供。
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