CN104261503A - 一种tatb生产工艺中硝化反应废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TATB生产工艺中硝化反应废水的处理方法，属于化学工艺废水处理技术领域。将TATB硝化反应产生的废水过滤，收集沉淀，洗涤，得到硝化废水；将所述硝化废水加入装填有超高交联吸附树脂的吸附柱，使废水中的苯酚类化合物吸附在树脂上，同时得到流出液，所述流出液即为处理后的硝化废水，并对超高交联吸附树脂进行脱附处理，循环利用。所述硝化反应废水的处理方法在提高废水处理效果的同时实现2,4,6-三硝基间苯三酚和酸液的循环利用，减少污染，降低成本，实现废水治理与资源回收循环利用的有机结合。

Description

一种TATB生产工艺中硝化反应废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种TATB生产工艺中硝化反应废水的处理方法，具体涉及一种以间苯三酚为原料，经过硝化，烷基化，胺化三步合成1,3,5-三胺基-2,4,6-三硝基苯(TATB)生产工艺中硝化反应废液的处理方法硝化废水处理，使工艺废水中的2,4,6—三硝基间苯三酚及反应酸液得到回收循环使用，实现TATB硝化反应生产工艺废水的治理及其资源化，属于化学工艺废水处理技术领域。
背景技术
TATB可用于石油深井射孔弹和制作液晶及电磁材料的原材料。目前，TATB的生产工艺通常是以间苯三酚为原料，经过硝化，烷基化，胺化三步合成得到，其中，硝化反应是在硝酸硫酸混合溶液中，加热反应，得到2,4,6-三硝基间苯三酚。采用上述的TATB硝化反应生产工艺，对所得产物2,4,6-三硝基间苯三酚用硝酸溶液进行洗涤，会得到一股酸性极强的硝化废水。硝化废水呈深黄色，主要含有硝酸、硫酸、2,4,6-三硝基间苯三酚、间苯三酚等少量其他有机物杂质。其化学需氧量(COD)为600～800mg/L，其中间苯三酚含量为0.672083mg/ml，pH值远小于0，具有极强的酸性，这种高COD且具有极强酸性的废水生物毒性大、难以氧化分解和生物降解，直接排放对环境危害极大，会造成水质变坏，对人也属对人和动物具有很大的毒性和致变性，它可通过呼吸系统、消化系统及皮肤而进入体内，导致中毒，甚至引起死亡；土壤对硝基化合物有很强的吸附作用，极易在土壤中积存下来，严重污染土壤。因此，如何经济有效的处理这种废水具有非常重要的意义。
目前国内外常用的废水处理方法分为三种，即物理法、化学法、生物法。其中，物理法以吸附法为主，化学法以化学氧化法中的高级氧化法为主，生物法主要有氧化塘法、厌氧生化法等。化学法的成本相对较高，使用时经济性很低；硝化废水酸性极强，不利于微生物生存，因此，生物法也很难有效处理。吸附法是对于硝化废水处理的一种经济适用的有效方法。常用的吸附剂主要为活性炭。活性炭因其具有较大比表面积和较多的细孔结构能够很好将有机物从废水去除，又因其使用时操作简单、来源广、价格低等特点经常被用作废水处理的吸附剂，但是其吸附多属于空间作用，不具有选择性。
经国内外文献检索表明，对硝化废水的处理至今没有经济、有效的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种TATB生产工艺中硝化废水的处理方法，所述方法在提高废水处理效果的同时实现2,4,6-三硝基间苯三酚和酸液的循环利用，减少污染，降低成本，实现废水治理与资源回收循环利用的有机结合。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种TATB生产工艺中硝化废水的处理方法，所述方法具体步骤如下：
(1)吸附：将硝化废水加入装填有超高交联吸附树脂的吸附柱，使废水以1～5BV/h的速度流过吸附柱，得到流出液，所述流出液即为处理后的硝化废水；
(2)脱附：将吸附处理后的超高交联吸附树脂用甲醇洗脱，超高交联吸附树脂循环利用；
其中，步骤(1)所述吸附温度优选15～40℃；所述超高交联吸附树脂为X-5树脂、AB-8树脂和XAD-4树脂中的一种；
步骤(2)所述甲醇洗脱温度优选40～60℃，甲醇洗脱后的洗脱液经蒸馏回收甲醇，残留物焚烧处理；
所述硝化废水是以间苯三酚为原料，经过硝化，烷基化，胺化三步合成1,3,5-三胺基-2,4,6-三硝基苯(TATB)生产工艺中硝化反应产生的废水，其主要成分为硝酸、硫酸，间苯三酚和2,4,6-三硝基间苯三酚；
其中，硝化反应为：将间苯三酚加入到硝酸和硫酸的混合溶液中，加热到20～60℃，过滤，收集沉淀，用硝酸溶液洗涤、干燥，得到无色固体2，4，6-三硝基间苯三酚；
上述TATB硝化反应步骤中沉淀用硝酸溶液洗涤后得到的洗涤液即为硝化废水。
有益效果
(1)本发明所述硝化废水的处理方法使用的超高交联吸附树脂是一类不含交换基团且具有大孔结构的高分子吸附树脂，其表面具有不同基团，表面极性不同，故其吸附性具有选择性，对废水中的弱极性有机物吸附效果较好；
(2)本发明所述硝化废水的处理方法操作简单，处理时间短，COD去除率高，处理前废水的COD值为600～800mg/L，处理后降至40～80mg/L；
(3)硝化废水的处理方法实现了废液治理与资源回收循环利用的有机结合；超高交联吸附树脂的流出液可以作为TATB硝化产物的2,4,6-三硝基间苯三酚的洗涤液。
具体实施方式
下面以具体实施例来详述本发明，但不限于此。
以下实施例中提到的主要试剂信息见表1；主要仪器与设备信息见表2。
表1
TATB制备过程如下所示：
(1)硝化反应：将间苯三酚加入到硝酸和硫酸的混合溶液中，加热到35℃，过滤，收集沉淀，用硝酸溶液洗涤、干燥，得到无色固体2，4，6-三硝基间苯三酚。
(2)烷基化反应：将2，4，6-三硝基间苯三酚加入DMF溶液中，加入原甲酸三甲酯反应，过滤，收集沉淀沉淀，洗涤，干燥得到无色固体1,3,5-三甲氧基-2，4，6-三硝基苯。
(3)胺化反应：将2，4，6-三硝基间苯三酚加入DMF溶液中，加入氨水反应，过滤，收集沉淀，洗涤，干燥得到无色固体1,3,5-三胺基-2，4，6-三硝基苯。
以下实施例中的硝化废水来源于上述TATB制备过程中的硝化反应步骤中沉淀用硝酸溶液洗涤后得到的洗涤液即为硝化废水。
实施例1
(1)过滤：将TATB硝化反应产生的废水过滤，收集沉淀，洗涤，得到硝化废水；所述硝化废水pH<0，COD值为672.7mg/L，间苯三酚含量为0.73mg/ml；
(2)吸附：在30℃下，取20ml(湿体积)X-5树脂均匀的装填于吸附柱中，将100ml硝化废水加入装填有X-5树脂的吸附柱，并使废水以1BV/h的速度流过吸附柱，收集无色流出液，COD值为80.5mg/L，COD去除率达88.03％。
(3)脱附：将吸附处理后的X-5树脂用甲醇洗脱，其中，洗脱温度为40℃；甲醇洗脱后的洗脱液经蒸馏回收甲醇，残留物焚烧处理；洗脱后的吸附柱用热水洗涤，重复使用。
实施例2
(1)过滤：将TATB硝化反应产生的废水过滤，收集沉淀，洗涤，得到硝化废水；所述硝化废水pH<0，COD值为672.7mg/L，间苯三酚含量为0.73mg/ml；
(2)吸附：在40℃下，取100ml(湿体积)X-5树脂均匀的装填于吸附柱中，将100ml硝化废水加入装填有X-5树脂的吸附柱，并使废水以3BV/h的速度流过吸附柱，收集无色流出液，COD值为79.76mg/L，COD去除率达88.14％。
(3)脱附：将吸附处理后的X-5树脂用甲醇洗脱，其中，洗脱温度为60℃；甲醇洗脱后的洗脱液经蒸馏回收甲醇，残留物焚烧处理；洗脱后的吸附柱用热水洗涤，重复使用。
实施例3
(1)过滤：将TATB硝化反应产生的废水过滤，收集沉淀，洗涤，得到硝化废水；所述硝化废水pH<0，COD值为672.7mg/L，间苯三酚含量为0.73mg/ml；
(2)吸附：在15℃下，取20ml(湿体积)X-5树脂均匀的装填于吸附柱中，将100ml硝化废水加入装填有X-5树脂的吸附柱，并使废水以5BV/h的速度流过吸附柱，收集无色流出液，COD值为84.5mg/L，COD去除率达87.44％。
(3)脱附：将吸附处理后的X-5树脂用甲醇洗脱，其中，洗脱温度为45℃；甲醇洗脱后的洗脱液经蒸馏回收甲醇，残留物焚烧处理；洗脱后的吸附柱用热水洗涤，重复使用。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种TATB生产工艺中硝化废水的处理方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：
(1)吸附：将硝化废水加入装填有超高交联吸附树脂的吸附柱，使废水以1～5BV/h的速度流过吸附柱，得到流出液，所述流出液即为处理后的硝化废水；
(2)脱附：将吸附处理后的超高交联吸附树脂用甲醇洗脱，超高交联吸附树脂循环利用；
其中，TATB是1,3,5-三胺基-2,4,6-三硝基苯的简称。
2.根据权利要求1所述的一种TATB生产工艺中硝化废水的处理方法，其特征在于：步骤(1)所述吸附温度为15～40℃。
3.根据权利要求1所述的一种TATB生产工艺中硝化废水的处理方法，其特征在于：步骤(1)所述超高交联吸附树脂为X-5树脂、AB-8树脂和XAD-4树脂中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种TATB生产工艺中硝化废水的处理方法，其特征在于：步骤(2)所述甲醇洗脱温度为40～60℃。
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