火炸药废水处理技术的研究进展

第39卷第11期化工技术与开发Vol.39No.112010年11月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryNov.2010火炸药废水处理技术的研究进展郝晏，李巧玲，李建强，白蕊1(中北大学化学系，山西太原030051)摘要：火炸药废水中含有多种有毒成分对环境造成极大污染，严重威胁人类健康生存。本文介绍了火炸药废水的处理技术，并对各种方法的特点及应用现状做了深入的分析，指出多种处理方法的联合应用，将是今后火炸药废水处理技术的发展趋势。关键词：火炸药废水；处理技术；TNT；HMX；RDX中图分类号：X76文献标识码：A文章编号：1671-9905(2010)11-0050-05收稿日期：2010-05-24随着现代化学工业的飞速发展，化学合成的有机物对水环境造成了严重的污染，直接威胁着人类的健康。其中，火炸药废水是现代工业废水中对环境危害较大的一类，火炸药废水中梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)及奥克托金(HMX)等硝基化合物含量高，这类化合物的化学性质稳定，很难为一般微生物所降解，对环境造成了极大的危害[1]。为此，国内外对火炸药废水的排放和污染控制都十分重视，已研究了多种处理方法。本文对火炸药废水处理技术的研究成果进行了综述，指出了应用中存在的问题，并提出了今后的研究方向。1处理技术1.1吸附法吸附法处理废水，就是利用多孔性的固体(称为吸附剂,如活性炭、磺化煤、树脂等)的表面吸附废水中一种或几种溶质(称为为吸附质)，以回收或去除某种溶质，同时净化了废水[2]。活性炭是应用最广的吸附剂[3]，被广泛应用于化学、轻工、食品和石油等工业的脱色、去臭、净化和三废处理，其吸附能力还与其孔结构密切相关[4]。一般可在恒温条件下测定单位质量的活性炭对有机物的吸附量，以判断该有机物的可吸附性，通过解析可以回收被吸附的有机物，但活性炭与或其他吸附剂的解吸再生往往是一件需要较大投入的工作。吸附法是目前去除TNT较为有效的方法，活性炭作为水处理吸附剂时，要求比表面积达到1000m2·g-1左右，且微孔和中孔均较为发达。对火炸药废水中较高浓度的TNT，RDX，活性炭也有较强的吸附能力，但吸附完成之后，活性炭要经过再生才能重复使用，在活性炭的加热解析过程中，被吸附的炸药会有爆炸的危险，且饱和碳再生后疏松，易碎[5]。目前采用活性炭吸附法处理梯恩梯废水(粉红水)在实际生产中已得到成功应用。刘国伟[6]采用活性炭吸附工艺处理TNT浓度为80~150mg·L-1的铵梯炸药废水，去除率达96﹪，出水TNT浓度低于3mg·L-1。StephenW.Maloney等[7]利用厌氧活性炭流动床来处理炸药废水取得了很好的成果，其中活性炭对炸药废水中TNT、RDX、HMX的吸附主要作为厌氧菌食料暂时储存，当废水浓度降低时，活性炭中的储物则释放出来。用活性炭吸附处理高浓度硝化甘油(>1000mg·L-1)废水，出水浓度可低于1mg·L-1。北京理工大学的范广裕[8]用磺化煤作为吸附剂用丙酮溶剂再生的方法处理含TNT的废水。选择磺化煤作为吸附剂是因为它可用溶剂以简单的方法再生并可反复利用，且不产生二次污染。实验证明，用磺化煤处理TNT废水可达到国家排放标准，低廉易再生，从吸附解析综合考虑，它是一种处理后炸药废水的好方法。范广裕等[9]还对白球(苯乙烯、二乙烯共聚物型苯吸附树脂)作为一种吸附剂处理TNT酸性、中性废水进行了研究。虽然白球作为吸附剂其穿透容量和饱和容量比活性炭稍差，但其解析效率大大优于活性炭，容易进行化学再生。而且白球吸附了硝基．郝晏等：火炸药废水处理技术的研究进展51第11期化合物经甲苯解析后，解析液仍可硝化为TNT，其质量符合军用标准，并可消除二次污染，达到再生利用。1.2絮凝沉淀法絮凝是一种广泛使用的水处理技术，影响絮凝效果的因素有絮凝剂(种类和用量)、操作条件(pH和温度等)以及反应器设计等。对于COD含量高的高浓度的有机废水，用絮凝沉淀来除去一部分COD，为后续处理(如膜分离、生物处理)和排放减轻负荷[10]。絮凝沉淀法的关键是絮凝剂，作为水处理的絮凝剂主要是铁盐和铝盐两大类，近年来也出现了有机合成高分子絮凝剂，但由于高分子絮凝剂可能存在毒性，加之价格昂贵等原因，很少在净水处理上应用。常用的絮凝剂分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类，絮凝沉淀法是应用最广泛、成本最低的处理[11～12]。硫酸铝是世界上水处理中使用最早、最多的混凝剂，自19世纪末美国首先将硫酸铝用于给水处理以来，一直被广泛采用。1960年后发展了高分子铝盐混凝剂，随后又研制出了复合高分子铝盐，它是当今混凝剂的研制趋势。高分子铝盐主要指聚合铝盐和复合铝盐。当前的混凝剂已经进入高分子时代。高分子铝盐混凝剂的混凝效果优于传统铝盐，在用水和废水处理方面取得了