湿式氧化法处理吡虫啉农药生产废水的研究

第38卷第3期2006年6月西安建筑科技大学学报(自然科学版)J．Xi’anUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)VoI．38No．3Jun．2006湿式氧化法处理吡虫啉农药生产废水的研究赵彬侠h，金奇庭，李红亚，张小里，韩玉英(1．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055；2．西北大学化3-学院，陕西西安710069)摘要：采用湿式氧化法在2L反应釜中处理某吡虫啉农药生产厂废水，研究温度、压力、均相催化剂种类及用量等对废水COD去除率的影响．结果表明：温度是湿式氧化法处理吡虫啉农药生产废水的最敏感参数，250~C时，COD去除率达到72，而在15O℃时，COD去除率仅为27．6；适当增加氧分压亦能提高COD去除率，氧化温度19O℃时，氧分压从1．2MPa增加到1．6MPa，COD去除率从43．7增加到65．1；选择的系列均相催化剂显示了较高的催化活性，硝酸铜的催化活性最高，COD去除率达到97．5．催化剂适宜用量为0．25kg金属离子／rn3废水．关键词：湿式氧化；农药废水；均相催化中圈分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1006—7930(2006)03—0429—04吡虫啉为硝基亚甲基化合物，是一种新型的超高效内吸性杀虫剂Ⅲ．其生产线废水水质复杂，含有一些生物降解性能较差和难于生物降解的有机物，属于典型的高浓度难降解有机废水．采用普通的生物处理工艺，即使在设计和运行中采用较为保守的数据，也难于保证处理后的出水达到排放标准．因此对此农药废水寻求行之有效的处理方法迫在眉睫．湿式空气氧化法(WAO)是在高温(125—350℃)和高压(0．5—20MPa)下，利用空气或纯氧为氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水．与传统的有机污染物处理方法相比，它具有适用范围广，处理效率高，极少有二次污染，氧化速度快，可回收有用物料和能量等优势，一直受到化工及环境研究者的广泛重视，到目前为止，已提出了多种改进工艺，特别适合处理高浓度、重污染、高毒性废水，是一种很有发展前途的有机污染物的处理方法[2]，应用范围正日益扩大．但对吡虫啉农药废水，目前尚未见利用CWAO技术处理的研究报道．采用湿式氧化法对吡虫啉生产废水进行处理研究，以期达到去除和破坏水中有毒难降解污染物，为该类废水的有效处理提供依据．1实验部分1．1实验用水和催化剂实验用水取自某生产吡虫啉农药厂二氯岗位的二次萃取废水，其pH值为6．21，COD值约为38000mg／L．本次实验分别选用几种硫酸盐(硫酸铜，硫酸亚铁和硫酸铁)和硝酸盐(硝酸铜，硝酸亚铈和硝酸铁)作为催化剂，目的在于考察金属离子和阴离子对反应过程的影响，为了提高有机物的氧化率，上述催化剂以金属盐溶液的形式加入．催化剂的加入量按kg金属离子／m。废水计．实验中所用金属盐催化剂均为分析级．1．2实验设备选用大连自控设备厂生产的GCF系列永磁旋转搅拌反应釜，反应釜主要由加热炉、反应装置、搅拌和传动系统以及安全阀等组成．主要指标：容积2L，最高工作压力35MPa，最高工作温度350℃，功率1．8kW，搅拌速度控制500r／min，配有温度控制仪，控制高压釜内废水温度．1．3实验步骤在高压釜内加入一定量废水及催化剂，密闭后通人N2保护并升温，达到设定的温度后，开动搅拌器，通人反应所需的氧气达到给定值，此时作为反应的“零”时刻，在不同反应时间间隔取样分析．CODcr采用收稿日期：2005—03—16基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目(O4JK235)；陕西省自然科学基金资助项目(2004B28)作者简介：赵彬侠(1964一)，女，陕西澄城人，副教授，博士研究生，主要从事环境化学工程领域的研究维普资讯http://www.cqvip.com430西安建筑科技大学学报(自然科学版)第38卷JHR_2型节能COD恒温加热器及标准法测定，pH值采用PHS-3B型pH测试仪．2结果和讨论2．1温度对COD去除率的影响温度是湿式氧化反应最重要的影响因素之一．在总压P一8．0MPa，氧分压Po2—1．6MPa，pH一6．21条件下，分别考察不同温度时COD的去除率随时间的变化情况，结果如图1_由图1可知，随着温度的升高，COD去除率也逐步升高，当温度由150℃上升到250℃时，反应2h相应的COD去除率由27．6上升到72，且在190℃以下时．曲线斜率变化较大，也就是说温度的影响较为明显，在190℃以上时，变化相对缓和．另外COD去除率变化曲线在前40min斜率较大，之后越来越平缓，最后趋近于水平，这是由于反应速率不但取决于温度还与反应物浓度有关，随着反应的进行，废水中有机物的浓度不断降低，因而反应速率也随之降低．另外，可能是随着反应的进行，生成了难降解的中间产物，氧化反应的速