KR20170059118A - 폐수로부터 니트로방향족 화합물을 제거하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

폐수로부터 니트로방향족 화합물을 제거하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1종 이상의 방향족 니트로 화합물을 포함하는 수성 조성물을 전기분해 전지의 애노드 공간으로 도입하는 단계 및 0.1 내지 10 kA/㎡ 범위의 애노드 전류 밀도 및 4 내지 15 V 범위의 전지 전위에서 전기분해를 수행하는 단계를 포함하는 방향족 니트로 화합물의 전기화학적 처리 방법에 관한 것이다.

Description

폐수로부터 니트로방향족 화합물을 제거하기 위한 방법 및 장치{PROCESS AND APPARATUS FOR SEPARATING NITROAROMATICS FROM WASTEWATER}
본 발명은 방향족 니트로 화합물의 전기화학적 처리를 위한 방법 및 장치, 특히 예를 들면 모노니트로방향족,디니트로방향족 및 트리니트로방향족 화합물을 형성하기 위한 방향족 화합물의 니트로화 공정으로부터 생긴 알칼리 공정 폐수를 처리하기 위한 전기분해 방법에 관한 것이다. 공정 폐수에 포함된 방향족 니트로 화합물 및
폐수에 포함된 임의의 아질산염은 애노드 산화 또는 애노드에서 생성되는 산화 화합물에 의해 분해되거나 파괴된다.
상기 방법은 특히 방향족 니트로 화합물의 이산화탄소 및 질산염으로의 완전한 산화가 가능하게 한다. 상기 방법은 또한 대규모로 및 산업적으로 조작될 수 있다.
방향족 니트로 화합물은 일반적으로 니트로화 산이라고도 칭하는 농축 황산과 농축 질산의 혼합물에 의해 상응하는 방향족 화합물(예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠)의 니트로화에 의해 제조된다. 이는 니트로화의 미정제 생성물을 포함하는 유기 상 및 본질적으로 황산, 반응수 및 니트로화 산에 의해 도입된 물을 포함하는 수성 상을 형성한다. 사용된 질산은 일반적으로 니트로화에서 대부분 소비된다.
2상 분리 후, 수성의, 황산 함유 상은, 니트로화 공정의 기술에 따라 달라지고, 바로 또는 농축된 후, 새로운 질산과 다시 혼합되어 니트로화에 사용된다. 그러나, 일반적으로 불순물, 특히 금속염의 농도 증가를 피하기 위해 전체 공정으로부터, 연속적으로 또는 불연속적으로, 황산의 적어도 일부를 배출시키는 것이 필요하다.
이 화합물은 바람직하지 않은 부산물이다. 바람직하지 않은 부산물로서, 예를 들면, 모노니트로페놀, 디니트로페놀 및 트리니트로페놀(이하, 또한 니트로페놀로 축약), 모노니트로크레솔, 디니트로크레솔 및 트리니트로크레솔(이하, 또한 니트로크레솔로 축약), 모노니트로크실렌올, 디니트로크실렌올 및 트리니트로크실렌올(이하, 또한 니트로크실렌올로 축약) 및 모노니트로벤조산 및 디니트로벤조산(이하, 니트로벤조산으로 축약)이 형성될 수있다.
본 발명은 방향족 니트로 화합물의 전기화학적 처리 방법, 특히 전기화학적 산화 방법으로서,1종 이상의 방향족 니트로 화합물(이하, 또한 애노드액이라 칭함)을 포함하는 수성 조성물을 전기분해 전지의 애노드 공간으로 도입하는 단계로서, 전기분해 전지는 (하나 이상의) 세퍼레이터에 의해 서로 분리된 1개 이상의 애노드 공간 및 1개 이상의캐소드 공간을 갖고,
전기분해 전지는 백금을 포함하는(또는 백금으로 이루어지는) 1개 이상의 애노드 세그먼트 또는 지지체재료 및 코팅으로 이루어지는 애노드 세그먼트를 포함하는 1개 이상의 애노드를 갖고, 지지체 재료는 니오븀(Nb), 탄탈룸(Ta), 티탄(Ti) 및 하프늄(Hf)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을포함하지만, 바람직하게는 니오븀(Nb)을 포함하거나 이로 이루어지고, 코팅은 붕소 도핑 다이아몬드로 이루어지는 것인 단계;
0.1 내지 10 kA/㎡ 범위의 애노드 전력 밀도 및 바람직하게는 4 내지 15 V 범위, 바람직하게는 5 내지9 V 범위의 전지 전위에서 전기분해를 수행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
일반적으로, 기재된 본 발명의 방법은 전체 pH 범위에서, 즉 산성 애노드액 및 염기성 애노드액 둘 다를 사용함으로써 수행할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 상기 기재된 바와 같은 방향족 니트로 화합물의 전기화학적 처리, 특히 전기화학적 산화 방법에 관한 것이고, 수성 조성물(애노드액)은 방향족 화합물의 니트로화로부터 생긴 알칼리 공정 폐수이다. 또한, 수성 조성물은 바람직하게는 4 내지 14 범위, 특히 4 내지 12 범위,특히 4 내지 10 범위의 pH를 갖는다.
본 발명의 목적을 위해, 방향족 니트로 화합물은 6원 내지 14원 방향족 고리를 갖는 유기 화합물이고, 특히 1개이상의 니트로 기(-NO2)가 직접 결합된 페닐, 나프틸, 안트라센 및 페난트렌 중에서 선택되고, 방향족 고리는 또한 추가의 치환기, 특히 C1-C6-알킬, C2-C6-알케닐, C2-C6-알키닐, 페닐, 벤질, 할로, -OH, -COOH 및 -COOR1 중에서 선택되는 치환기를 가질 수 있고, 여기서 R1은 C1-C6-알킬, C2-C6-알케닐, C2-C6-알키닐, 페닐 또는 벤질이다.
방향족 니트로 화합물은 바람직하게는 6원 방향족 고리를 갖는다.
방향족 니트로 화합물(들)은 용해된 형태, 유화된 형태 또는 현탁된 형태로 수성 조성물 중에 존재할 수 있다.
특히, 본 발명은 방향족 니트로 화합물(들)이 상기 언급된 형태의 2종 이상으로 존재하는 방향족 니트로 화합물의 전기화학적 처리, 특히 전기화학적 산화에 대한 상기 기재된 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 수성 조성물(애노드액)은 (전체 수성 조성물을 기준으로) 0.1 내지 5 중량% 범위, 바람직하게는 0.5 내지 2.5 중량% 범위의 양으로 1종 이상의 방향족 니트로 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 수성 조성물은 방향족 니트로 화합물뿐만 아니라 또한 특히 0.001 내지 30g/ℓ의 농도의, 바람직하게는 0.01 내지 10 g/ℓ의 농도의 추가의 첨가제를 포함한다. 수성 조성물은 또한 방향족 니트로 화합물 이외에 무기 아질산염을 포함할 수 있다.
추가의 첨가제로서, 수용성 염을 1종 이상의 방향족 니트로 화합물을 포함하는 수성 조성물에 첨가하여 전도성을 증가시킬 수 있다. 이 염은 특히 수용성 무기 염, 특히 질산염, 황산염 및/또는 탄산염을 포함하는 염, 특히질산염, 황산염 및/또는 탄산염을 포함하는 알칼리 금속염 중에서 선택된다. 전도성을 증가시키기 위한 상기 언급된 염은 (수성 조성물을 기준으로) 수성 조성물 중에 특히 0.1 내지 30 g/ℓ 범위, 바람직하게는 0.1 내지 10g/ℓ 범위, 특히 바람직하게는 1 내지 10 g/ℓ의 농도로 포함될 수 있다.
본 발명은 전기분해 전지가 세퍼레이터에 의해 서로 분리된 1개 이상의 애노드 공간 및 1개 이상의 캐소드 공간을 갖고 세퍼레이터가
ㆍ 무기 또는 유기 다공성 재료에 기초한 비특정 세퍼레이터(예를 들면, 소결 실리카로 제조된 세퍼레이터);
ㆍ 특히 설포네이트 기를 포함하는 폴리에틸렌 복합재 중합체 및/또는 폴리비닐 클로라이드 복합재 중합체 및/ 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및/또는 폴리테트라플루오로에텐(PTFE)에 기초한 양이온 교환 막(예를들면, MC-3470, 제조업자 lonac);
ㆍ 특히 3차 아미노 기를 포함하는 복합재 중합체, 예를 들면 상기 언급된 중합체에 기초한 강하게 염기성인 음이온 교환 막(예를 들면, MC-3450, 제조업자 lonac)
중에서 선택되는 상기 기재된 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에서 사용되는 전기분해 전지의 애노드는 바람직하게는 1개 이상의 애노드 세그먼트가 고정된(예를 들면, 나사로 조인) 베이스 프레임을 포함하고, 베이스 프레임은 산소의 형성을 위해 높은 과전압을 갖고 소정의 조건 하에 전기화학적으로 수동인 금속을 포함한다.

Claims (5)

  1. 방향족 니트로 화합물의 전기화학적 처리 방법으로서,
    1종 이상의 방향족 니트로 화합물을 포함하는 수성 조성물을 전기분해 전지의 애노드 공간으로 도입하는 단계로서,
    전기분해 전지는 세퍼레이터에 의해 서로 분리된 1개 이상의 애노드 공간 및 1개 이상의 캐소드 공간을갖고,
    전기분해 전지는 백금을 포함하는 1개 이상의 애노드 세그먼트 또는 지지체 재료 및 코팅으로 이루어지는 애노드 세그먼트를 포함하는 1개 이상의 애노드를 갖고, 지지체 재료는 니오븀(Nb), 탄탈룸(Ta), 티탄(Ti) 및 하프늄(Hf)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하고, 코팅은 붕소 도핑 다이아몬드
    로 이루어지는 것인 단계; 0.1 내지 10 kA/㎡ 범위의 애노드 전력 밀도 및 4 내지 15 V 범위의 전지 전위에서 전기분해를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 수성 조성물은 방향족 화합물의 니트로화로부터 생긴 알칼리 공정 폐수인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방향족 니트로 화합물은 니트로벤젠(NB), 디니트로벤젠(DNB), 트리니트로벤젠(TNB), 모노니트로톨루엔(MNT), 디니트로톨루엔(DNT), 트리니트로톨루엔(TNT), 니트로클로로벤젠(NCB), 모노니트로크실렌, 디니트로크실렌, 트리니트로크실렌, 모노니트로크레솔, 디니트로크레솔, 트리니트로크레솔, 모노니트로페놀, 디니트로페놀, 트리니트로페놀, 모노니트로벤조산, 디니트로벤조산, 트리니트로벤조산, 모노니트로크실렌올, 디니트로크실렌올 및 트리니트로크실렌올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이고, 언급된 화합물의 모든 이성체 형태가 포함되는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수성 조성물은 현탁된 형태의 1종 이상의 방향족 니트로 화합물을 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 방향족 니트로 화합물을 포함하는 수성 조성물은 산화환원 전달체를 추가로 포함하는 것인 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111690266A (zh) * 2020-06-01 2020-09-22 扬州日兴生物科技股份有限公司 一种染料分散蓝b56#的生产方法

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