CN114873689B - 一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于盐水处理技术领域，提供了一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法。本发明的废盐水处理方法，以制备对硝基苯酚钠产生的废盐水为电解液，以惰性极板为阳极，以铁板为阴极，在直流电场和催化剂的作用下，进行电解降解；所述催化剂包括气凝胶炭和负载所述气凝胶炭上的三氧化二铬。本发明以气凝胶炭和负载所述气凝胶炭上的三氧化二铬作为催化剂，该催化剂具有较强的耐氯离子性，进而使得废盐水可以直接进行电解降解，不需要提前稀释，节约大量的水；且在上述催化剂和直流电场的作用下，废盐水中的有机物能够降解为二氧化碳、水或二氧化碳、水及小分子羧酸有机物；降解后的小分子物质在后续减压蒸馏的过程，不会产生二噁英，更加环保。
Description
技术领域
本发明涉及盐水处理技术领域，尤其涉及一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法。
背景技术
对硝基苯酚钠被广泛应用到染料、农药、医药等精细化工产品。
目前，对硝基苯酚钠的生产主要采用水作为溶剂，以对硝基氯苯为原料在碱性溶液中水解生成对硝基苯酚钠，反应方程如下：
从反应方程式可以看出：在对硝基苯酚钠的生产过程中，生产1摩尔对硝基苯钠会生成1摩尔的氯化钠，产生的废盐水中：氯化钠含量达到10～12wt％，对氯硝基苯含量达到150～300mg/L，对硝基苯酚钠含量达到1000～2000mg/L，TOC达到4000～6000mg/L，由于废盐水毒性大、盐分高，导致其既不能直接生化处理，也不能直接回收利用。
制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法主要包括物理法、化学法和生物法，其中物理法(比如吸附法和萃取法)和化学法(比如氧化法)工艺复杂，成本高以及易产生二次污染。生物法较为理想，不仅可以有效降解有机物，而且不需要复杂的预处理和提取；但因废盐水中盐分较高，进行处理前，还需要采用大量水对该废盐水进行稀释，以保证生物法中微生物的正常工作，进而导致水量使用量大，不符合节能环保要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法。本发明提供的废盐水处理方法能够有效降解废盐水中的有机物，且符合节能环保要求。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法，包括以下步骤：
以制备对硝基苯酚钠产生的废盐水为电解液，以惰性极板为阳极，以铁板为阴极，在直流电场和催化剂的作用下，进行电解降解；
所述催化剂包括气凝胶炭和负载所述气凝胶炭上的三氧化二铬；
所述催化剂分散在制备对硝基苯酚钠产生的废盐水中。
优选地，所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
将三氧化二铬溶解于溴酸盐水溶液后，加入气凝胶炭，依次进行吸附和固化，得到所述催化剂。
优选地，所述溴酸盐水溶液的质量浓度为2～7％；所述三氧化二铬和溴酸盐水溶液的质量比为1：20～50。
优选地，所述溶解的温度为75～90℃。
优选地，所述三氧化二铬和气凝胶炭的质量比为1：30～60。
优选地，所述固化的温度为105～120℃，时间为3～5h。
优选地，所述催化剂与制备对硝基苯酚钠产生的废盐水质量比为1：100～200。
优选地，所述直流电场的参数包括：直流电压为1600～2500V，直流电压的占空比为5～10％。
优选地，所述电解降解后，还包括将电解降解料液过滤，得到滤液和滤液；所述滤渣作为催化剂回收；调节所述滤液的pH值为2～4后，进行减压蒸馏，回收氯化钠。
优选地，所述减压蒸馏得到的粘稠物的体积为滤液体积的10～20％。
本发明提供了一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法，包括以下步骤：以制备对硝基苯酚钠产生的废盐水为电解液，以惰性极板为阳极，以铁板为阴极，在直流电场和催化剂的作用下，进行电解降解；所述催化剂包括气凝胶炭和负载所述气凝胶炭上的三氧化二铬；所述催化剂分散在制备对硝基苯酚钠产生的废盐水中。本发明以气凝胶炭和负载所述气凝胶炭上的三氧化二铬作为催化剂，该催化剂具有较强的耐氯离子性，进而使得制备对硝基苯酚钠产生的废盐水可以直接进行电解降解，不需要提前稀释，节约大量的水；且在上述催化剂和直流电场的作用下，制备对硝基苯酚钠产生的废盐水中的有机物能够降解为二氧化碳、水或二氧化碳、水及小分子羧酸有机物；降解后的小分子物质在后续减压蒸馏的过程，不会产生二噁英，更加环保。
具体实施方式
本发明提供了一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法，包括以下步骤：
以制备对硝基苯酚钠产生的废盐水为电解液，以惰性极板为阳极，以铁板为阴极，在直流电场和催化剂的作用下，进行电解降解；
所述催化剂包括气凝胶炭和负载所述气凝胶炭上的三氧化二铬；
所述催化剂分散在制备对硝基苯酚钠产生的废盐水中。
在本发明中，所述制备对硝基苯酚钠产生的废盐水优选为由制备对硝基苯酚钠产生的原盐水经酸化和过滤得到。在本发明中，所述制备对硝基苯酚钠产生的原盐水的pH值优选为9～10。在本发明中，所述酸化的pH值优选为5～7。
在本发明中，所述制备对硝基苯酚钠产生的废盐水包括以下物质：氯化钠10～12wt％，对氯硝基苯150～300mg/L，对硝基苯酚1000～2000mg/L。在本发明中，所述制备对硝基苯酚钠产生的废盐水的参数优选还包括：pH值为5～7，TOC为4500～8000mg/L。
在本发明中，所述惰性极板优选为钌铱极板或铂极板，进一步优选为钌铱极板。在本发明中，所述钌铱极板优选包括钛板和沉积在所述钛板上的钌铱合金层；所述钌铱合金层中钌和铱的质量比优选为3：1。
在本发明中，所述催化剂包括气凝胶炭和负载所述气凝胶炭上的三氧化二铬。在本发明中，所述催化剂的制备方法优选包括以下步骤：
将三氧化二铬溶解于溴酸盐水溶液后，加入气凝胶炭，依次进行吸附和固化，得到所述催化剂。
在本发明中，所述三氧化二铬的粒径优选为80目。在本发明中，所述溴酸盐水溶液中溴酸盐优选包括溴酸钾。在本发明中，所述溴酸盐水溶液的质量浓度优选为2～7％，进一步优选为3～6％，更优选为4～5％；所述三氧化二铬和溴酸盐水溶液的质量比优选为1：20～50，进一步优选为1：30～40。
在本发明中，所述溶解的温度优选为75～90℃，进一步优选为80～85℃；本发明对所述溶解的时间不做具体限定，只要能够将三氧化二铬完全溶解于溴酸钾水溶液即可。在本发明中，所述三氧化二铬完全溶解于溴酸盐水溶液后，优选撤掉溶解加热源；在所得混合溶液自然降温的过程中进行后续的反应。
在本发明中，所述三氧化二铬和气凝胶炭的质量比优选为1：30～60，进一步优选为1：40～50。
在本发明中，所述气凝胶炭优选在溶解的温度下加入，即所述三氧化二铬完全溶解于溴酸盐水溶液后，所得混合溶液的温度依然为溶解的温度，撤掉溶解加热源的同时，加入气凝胶炭。在本发明中，所述吸附的终点温度优选为20～40℃；即撤掉溶解加热源后，混合溶液的温度开始自然降温，与此同时，气凝胶炭和三氧化二铬之间发生吸附，待体系的温度降至20～40℃，认为吸附完成；此过程优选为1～2h。在本发明中，所述吸附优选在搅拌的条件下进行。所述吸附后，本发明优选还包括过滤，将得到滤渣进行固化。在本发明中，所述固化的温度优选为105～120℃，进一步优选为110～115℃；所述固化的时间优选为3～5h，进一步优选为4h。
在本发明中，所述催化剂与制备对硝基苯酚钠产生的废盐水质量比优选为1：100～200，进一步优选为1：120～180，更优选为1：140～160。
在本发明中，所述直流电场的参数包括：直流电压优选为1600～2500V，进一步优选为1650～2400V；直流电压的占空比优选为5～10％，进一步优选为6～9％，更优选为7～8％。
在本发明中，所述电解降解的温度优选为室温，即既不需要额外加热也不需要额外降温。在本发明中，所述电解降解的时间优选为30～60min。
所述电解降解后，本发明优选还包括将电解降解料液过滤，得到滤渣和滤液；所述滤渣作为催化剂回收；调节所述滤液的pH值为2～4后，进行减压蒸馏，回收氯化钠。
在本发明中，所述减压蒸馏的真空度优选为-0.8～-1.0MPa，进一步优选为-0.9MPa。本发明对所述减压蒸馏的时间不做具体限定，只要能够使所述减压蒸馏得到的粘稠物的体积为滤液体积的10～20％。
下面结合实施例对本发明提供的制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
制备对硝基苯酚钠产生的原盐水经酸化和过滤得到制备对硝基苯酚钠产生的废盐水；经检测pH值为5.9，氯化钠含量为10.6wt％，对氯硝基苯含量为159mg/L，对硝基苯酚含量为1330mg/L，TOC为4521mg/L。
制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法，包括如下步骤：
催化剂的制备：向30g 3wt％溴酸钾水溶液中加入1g三氧化二铬(粒径为80目)，升温至79℃完全溶解，加入气凝胶炭30g(此时撤掉溶解加热源)，搅拌吸附至30℃，视吸附完毕；吸附完毕后过滤，所得滤渣于120℃固化4h，得到30.9g催化剂。
将1000g制备对硝基苯酚钠产生的废盐水加入电解器(其中，惰性极板为阳极为钌铱(钌和铱的质量比为3：1)沉积钛板，阴极为铁板)中，打开搅拌器，投入催化剂10g，打开电解器，电压调整至1650V，占空比调整至10％，电解降解60min，电解完毕后过滤回收催化剂，滤液954g，滤液经检测pH为9.75，氯化钠含量11.01wt％，TOC为352mg/L，对氯硝基苯未检出，对硝基苯酚含量0.1mg/L。
在滤液954g中加入30wt％盐酸5.2g调pH至3.1后开始蒸馏，负压-0.9MPa蒸水，蒸出水674.9g，过滤得到57.9g氯化钠，氯化钠经检查折干99.4％，盐TOC：29.2mg/L。符合《再生工业盐》质量标准对再生工业氯化钠中对有毒有害污染TOC≦80mg/kg的要求。
实施例2
制备对硝基苯酚钠产生的原盐水经酸化和过滤得到制备对硝基苯酚钠产生的废盐水；经检测pH为5.9，氯化钠含量达到10.6wt％，对氯硝基苯含量为159mg/L，对硝基苯酚含量为1330mg/L，TOC为4521mg/L。
制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法，包括如下步骤：
催化剂的制备：向50g 5wt％溴酸钾水溶液中加入1g三氧化二铬(粒径为80目)，升温至77℃完全溶解，加入气凝胶炭40g(此时撤掉溶解加热源)，搅拌吸附至30℃，视吸附完毕；吸附完毕后过滤，所得滤渣于120℃固化4h，得到41.3g催化剂。
将1000g制备对硝基苯酚钠产生的废盐水加入电解器(其中，惰性极板为阳极为钌铱(钌和铱的质量比为3：1)沉积钛板，阴极为铁板)中，打开搅拌器，投入催化剂10g，打开电解器，电压调整至1650V，占空比调整至5％，电解降解55min，电解完毕后过滤回收催化剂，滤液965g，滤液经检测pH值为9.55，氯化钠含量10.85wt％，TOC为382mg/L，对氯硝基苯未检出，对硝基苯酚含量为0.08mg/L。
在滤液965g中加入30wt％盐酸5.3g调pH至2.7后开始蒸馏，负压-0.9MPa蒸水，蒸出水773g，过滤得到74.9g氯化钠，氯化钠经检查折干99.5％，盐TOC：45.2mg/L。符合《再生工业盐》质量标准对再生工业氯化钠中对有毒有害污染TOC≦80mg/kg的要求。
实施例3
制备对硝基苯酚钠产生的原盐水经酸化和过滤得到制备对硝基苯酚钠产生的废盐水；经检测pH值为5.9，氯化钠含量达到10.6wt％，对氯硝基苯含量为159mg/L，对硝基苯酚含量为1330mg/L，TOC达到4521mg/L。
制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法，包括如下步骤：
催化剂的制备：向40g 3wt％溴酸钾水溶液中加入1g三氧化二铬(粒径为80目)，升温至82℃完全溶解，加入气凝胶炭50g(此时撤掉溶解加热源)，搅拌吸附至30℃，视吸附完毕；吸附完毕后过滤，所得滤渣于120℃固化4h，得到51.6g催化剂。
将1000g制备对硝基苯酚钠产生的废盐水加入电解器(其中，惰性极板为阳极为钌铱(钌和铱的质量比为3：1)沉积钛板，阴极为铁板)中，打开搅拌器，投入催化剂10g，打开电解器，电压调整至2400V，占空比调整至5％，电解降解30min，电解完毕后过滤回收催化剂，滤液964g，滤液经检测pH值为9.75，氯化钠含量为10.81％，TOC达到316mg/L，对氯硝基苯未检出，对硝基苯酚未检出。
在滤液962g中加入30wt％盐酸5.2g调pH至3.6后开始蒸馏，负压-0.9MPa蒸水，蒸出水749.3g，过滤得到66.8g氯化钠，氯化钠经检查折干99.5％，盐TOC：39.7mg/L。符合《再生工业盐》质量标准对再生工业氯化钠中对有毒有害污染TOC≦80mg/kg的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种制备对硝基苯酚钠产生的废盐水处理方法，其特征在于，为以下步骤：
以制备对硝基苯酚钠产生的废盐水为电解液，以惰性极板为阳极，以铁板为阴极，在直流电场和催化剂的作用下，进行电解降解；所述制备对硝基苯酚钠产生的废盐水包括以下物质：氯化钠10~12wt％，对氯硝基苯150~300mg/L，对硝基苯酚1000~2000mg/L；所述直流电场的参数包括：直流电压为1600~2500V，直流电压的占空比为5~10%；
所述催化剂包括气凝胶炭和负载于所述气凝胶炭上的三氧化二铬；所述催化剂具有较强的耐氯离子性，进而使得制备对硝基苯酚钠产生的废盐水可以直接进行电解降解，不需要提前稀释，节约大量的水；所述催化剂与制备对硝基苯酚钠产生的废盐水质量比为1：100~200；
所述催化剂的制备方法包括以下步骤：将三氧化二铬溶解于溴酸盐水溶液后，加入气凝胶炭，依次进行吸附和固化，得到所述催化剂；所述三氧化二铬和气凝胶炭的质量比为1：30~60；
所述催化剂分散在制备对硝基苯酚钠产生的废盐水中。
2.根据权利要求1所述的废盐水处理方法，其特征在于，所述溴酸盐水溶液的质量浓度为2~7%；所述三氧化二铬和溴酸盐水溶液的质量比为1：20~50。
3.根据权利要求1所述的废盐水处理方法，其特征在于，所述溶解的温度为75~90℃。
4.根据权利要求1所述的废盐水处理方法，其特征在于，所述固化的温度为105~120℃，时间为3~5 h。
5.根据权利要求1所述的废盐水处理方法，其特征在于，所述电解降解后，还包括将电解降解料液过滤，得到滤渣和滤液；所述滤渣作为催化剂回收；调节所述滤液的pH值为2~4后，进行减压蒸馏，回收氯化钠。
6.根据权利要求5所述的废盐水处理方法，其特征在于，所述减压蒸馏得到的粘稠物的体积为滤液体积的10~20%。
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