CN105540731B - 一种化工废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化工废水处理方法，所述化工废水含有丙烯腈，利用电离辐射产生的氧化能力强的羟基自由基·OH，促进废水中的丙烯腈发生聚合反应，在废水中添加Cu2+和Zn2+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100mg/L～4000mg/L的丙烯腈废水中，添加一定量的Cu2+和Zn2+，Cu2+浓度范围为0.8～1.6mg/L，Zn2+浓度范围为0.6～1.0mg/L，利用γ射线或高能电子束进行辐照处理，剂量在1kGy～5kGy范围内，使丙烯腈发生辐照聚合反应，生成丙烯腈聚合物，通过过滤技术有效地去除水相中的有毒有害物质丙烯腈。本发明同时使用Cu2+和Zn2+联合辐照处理，不仅降低了Cu2+和Zn2+的用量，减少了二次污染，同时还大幅降低了辐照剂量，处理效果好、二次污染小、节能。

Description

一种化工废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水治理，具体涉及一种化工废水处理方法。
背景技术
化工废水就是在化工生产中排放出的工艺废水、冷却水、废气洗涤水、设备及场地冲洗水等废水。这些废水如果不经过处理而排放，会造成水体的不同性质和不同程度的污染，从而危害人类的健康，影响工农业的生产。
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。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，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化工废水处理方法，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+和Zn2+，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。
上述目的是通过如下技术方案得以实现的：
一种化工废水处理方法，所述化工废水含有丙烯腈，利用电离辐射产生的氧化能力强的羟基自由基·OH，促进废水中的丙烯腈发生聚合反应，在废水中添加Cu2+和Zn2+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100mg/L～4000mg/L的丙烯腈废水中，添加一定量的Cu2+和Zn2+，Cu2+浓度范围为2～8mg/L，Zn2+浓度范围为2～6mg/L，利用γ射线或高能电子束进行辐照处理，剂量在2kGy～8kGy范围内，使丙烯腈发生辐照聚合反应，生成丙烯腈聚合物，通过过滤技术有效地去除水相中的有毒有害物质丙烯腈。
进一步地，利用电离辐射产生的氧化能力强的羟基自由基·OH，促进废水中的丙烯腈发生聚合反应，在废水中添加Cu2+和Zn2+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100mg/L～4000mg/L的丙烯腈废水中，添加一定量的Cu2+和Zn2+，Cu2+浓度范围为5mg/L，Zn2+浓度范围为4mg/L，利用γ射线或高能电子束进行辐照处理，剂量在2kGy～8kGy范围内，使丙烯腈发生辐照聚合反应，生成丙烯腈聚合物，通过过滤技术有效地去除水相中的有毒有害物质丙烯腈。
进一步地，所述Cu2+为硝酸铜溶液中的Cu2+。
进一步地，γ射线是由放射性核素60Co产生。
进一步地，所述高能电子束是由电子加速器提供。
本发明的优点：
本发明同时使用Cu2+和Zn2+联合辐照处理，不仅降低了Cu2+和Zn2+的用量，减少了二次污染，同时还大幅降低了辐照剂量，处理效果好、二次污染小、节能。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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，加入硝酸铜和硝酸锌溶液，使最终铜离子和锌离子浓度分别为0.8mg/L和0.6mg/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1kGy，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。
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，加入硝酸铜和硝酸锌溶液，使最终铜离子和锌离子浓度分别为1mg/L和0.7mg/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2kGy，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。
实施例3
(1)取10mL自行配置浓度为500mg/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500mg/L的丙烯腈废水，加入到耐辐照玻璃容器中，加入硝酸铜和硝酸锌溶液，使最终铜离子和锌离子浓度分别为1.2mg/L和0.8mg/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3kGy，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。
实施例4
(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，加入硝酸铜和硝酸锌溶液，使最终铜离子和锌离子浓度分别为1.4mg/L和0.9mg/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4kGy，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。
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，加入硝酸铜和硝酸锌溶液，使最终铜离子和锌离子浓度分别为1.6mg/L和1.0mg/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。
实施例6：实施例4的对比，不添加锌离子
(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1.4mg/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4kGy，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。
实施例7：实施例4的对比，不添加铜离子
(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，加入硝酸锌溶液，使最终锌离子浓度为0.9mg/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4kGy，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。
实施例1～实施例5中，丙烯腈的去除率分别达到：97.5％、97.8％、98.3％、97.9％和98.5％；实施例6和实施例7中，丙烯腈的去除率分别为：58.6％和32.3％。该结果表明，铜离子和锌离子在辐照处理下具有协同降解丙烯腈的作用。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (5)

1.一种化工废水处理方法，所述化工废水含有丙烯腈，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，促进废水中的丙烯腈发生聚合反应，在废水中添加Cu2+和Zn2+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100mg/L～4000mg/L的丙烯腈废水中，添加一定量的Cu2+和Zn2+，Cu2+浓度范围为0.8～1.6mg/L，Zn2+浓度范围为0.6～1.0mg/L，利用γ射线或高能电子束进行辐照处理，剂量在1kGy～5kGy范围内，使丙烯腈发生辐照聚合反应，生成丙烯腈聚合物，通过过滤技术有效地去除水相中的有毒有害物质丙烯腈。
2.根据权利要求1所述的化工废水处理方法，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，促进废水中的丙烯腈发生聚合反应，在废水中添加Cu2+和Zn2+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100mg/L～4000mg/L的丙烯腈废水中，添加一定量的Cu2+和Zn2+，Cu2+浓度范围为1.2mg/L，Zn2+浓度范围为0.8mg/L，利用γ射线或高能电子束进行辐照处理，剂量在1kGy～5kGy范围内，使丙烯腈发生辐照聚合反应，生成丙烯腈聚合物，通过过滤技术有效地去除水相中的有毒有害物质丙烯腈。
3.根据权利要求1或2所述的化工废水处理方法，其特征在于：所述Cu2+为硝酸铜溶液中的Cu2+。
4.根据权利要求1或2所述的化工废水处理方法，其特征在于：γ射线是由放射性核素60Co产生。
5.根据权利要求1或2所述的化工废水处理方法，其特征在于：所述高能电子束是由电子加速器提供。
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