添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法

2023-10-25 10:06:37 1

專利名稱：：添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法
技術領域：
：本發明屬於含丙烯腈廢水的處理技術，特別涉及添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法。該技術在一定程度上改變目前由於焚燒法處理丙烯腈廢水而造成的環境汙染和高處理成本的治理狀況。
背景技術：
：丙烯腈是一種重要的有機化工原料，廣泛應用於合成纖維、合成橡膠等許多工業領域。但是，在丙烯腈生產過程中通常會產生大量有毒有害的工業廢水。丙烯腈廢水中主要含有高濃度的無機氰化物和丙烯腈、乙腈等有機腈類物質。氰化物屬劇毒化學品之一，對人、畜的危害極大。丙烯腈廢水由於其有毒有害和難降解的特性，難以用傳統的物化方法和生物方法進行有效的處理。目前，丙烯腈廢水處理方法主要有物化法、化學法和生物法三種。物化法包括精餾法、活性炭吸附法、溶劑萃取法和反滲透膜法。化學法主要包括焚燒法、加壓水解法、溼式催化氧化法、試劑氧化法和電解法。而生物法則包括微生物處理法和膜生物反應器法。但這些處理方法大多為研究性的報導，處理效果也不是很理想，—實現工業化應用的更少。以Y射線或高能電子束為基本手段的輻射技術應用於環境保護領域，最早始於20世紀50年代，最初的研究主要是針對垃圾的消毒，以鈷60為輻射源。在70年代，這些研究工作延伸到水的淨化，其後，開始發展煙氣淨化的輻射方法。近年來，'隨著核輻射技術的不斷發展，輻射技術在環境汙染治理領域也向深度和廣度發展，涉及多種汙染物，多個汙染治理領域，在廢氣治理，廢水治理、汙泥處置及消毒等方面的應用已初步達到工業化水平。與其它水處理方法相比，電離輻照技術具有其特殊的特點和優勢。最顯著的就是可以處理眾多難降解汙染物，具有廣泛的適應性；不會產生二次汙染，安全可靠；具有很強的穿透力，可以穿透固體顆粒，殺死其中的病菌和病毒，這是一般消毒方法如臭氧消毒做不到的。而且當電離輻照與氧、臭氧、氯或加熱等方法同時使用時，會產生獨特的"協同效應"，其效果遠非簡單的相加。從有機廢水治理工藝看，目前的高濃度有機廢水治理方法，均為各種各樣的降解方法，即在一定條件下，實現汙染物分子鏈的斷裂，將大分子物質變為小分子，直至礦化。本申請的治理方法則是在利用輻照聚合方法處理高濃度丙烯腈廢水的基礎上添加適量的Cu2+，使丙烯腈的去除率更高、處理效果更好，同時可以降低廢水處理所需的輻照劑量，這對輻照技術應用於實際廢水處理是十分有利的。
發明內容本發明的目的是針對目前高濃度丙烯腈廢水治理過程中處理技術缺乏、治理成本高等缺點而提供一種添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法，其特徵是利用電離輻射產生的氧化能力強的羥基自由基，OH，促進丙烯腈廢水中丙烯腈聚合，添加Cu2+以催化廢水中丙烯腈的聚合，降低廢水輻射處理所需的吸收劑量，從而降低處理成本。具體方案是在濃度為100mg/L-4000mg/L的丙烯腈廢水中添加Cu2+(如硝酸銅)，添加量為5—50mg/L(以銅離子計)，利用Y射線或高能電子束進行輻照處理，吸收劑量為5—15kGy範圍內，使丙烯腈發生輻照聚合反應生成聚丙烯腈沉澱，通過過濾有效地去除水相中的有毒有害物質一丙烯腈，使丙烯腈去除率提高10%_80%。本發明的有益之處是根據丙烯腈生產廢水中主要汙染成分丙烯腈的化學特性，在輻照處理的基礎上適當添加一定濃度的Cu2+，以提高丙烯腈的處理效率。通過實驗驗證，對不同溫度、濃度的高濃度丙烯腈廢水，可以直接應用本發明去除廢水中大部分有毒汙染物一丙烯腈，有利於後續生化工序的正常運行，而且工藝簡單，廢水治理成本低、治理效果好，處理效果可高達95%以上。具有較大的實用價值，並且具有良好的環境效益、社會效益和經濟效益。具體實施方式本發明針對目前含丙烯腈廢水治理過程中處理技術缺乏、治理代價高等缺點而提供一種添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法，下面結合實施例對本發明予以說明。實施例11)取10mL自行配置濃度為100mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，置於中心孔道進行輻照處理；2)取10mL自行配置濃度為100mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，加入硝酸銅溶液，使最終銅離子濃度為20mg/L，置於中心孔道進行輻照處理；3)廢水經60Co源提供的"射線輻照處理，輻照劑量為5kGy，形成丙烯腈聚合物沉澱，然後過濾將丙烯腈聚合物沉澱物從水相中分離出來；4)採用吡啶比色法測定殘餘的丙烯腈濃度，進而計算出丙烯腈的去除率。表1給出了丙烯腈廢水的處理效果。表1丙烯腈濃度為100mg/L時的輻照處理效果tableseeoriginaldocumentpage5實施例21)取10mL自行配置濃度為200mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，置於中心孔道進行輻照處理；2)取10mL自行配置濃度為200mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，加入硝酸銅溶液，使最終銅離子濃度為20mg/L，置於中心孔道進行輻照處理；3)廢水經60Co源提供的，射線輻照處理，輻照劑量為10kGy，形成丙烯腈聚合物沉澱，然後過濾將丙烯腈聚合物沉澱物從水相中分離出來；4)採用吡啶比色法測定殘餘的丙烯腈濃度，進而計算出丙烯腈的去除率。表2給出了丙烯腈廢水的處理效果。表2丙烯腈濃度為200mg/L時的輻照處理效果—輻照劑量Cu2+濃度丙烯腈濃度丙烯腈去除tableseeoriginaldocumentpage6實施例31)取10mL自行配置濃度為200mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，置於中心孔道進行輻照處理；2)取10mL自行配置濃度為200mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，加入硝酸銅溶液，使最終銅離子濃度為20mg/L，置於中心孔道進行輻照處理；'3)廢水經60Co源提供的Y-射線輻照處理，輻照劑量為15kGy，形成丙烯腈聚合物沉澱，然後過濾將丙烯腈聚合物沉澱物從水相中分離出來；4)採用吡啶比色法測定殘餘的丙烯腈濃度，進而計算出丙烯腈的去除率。表3給出了丙烯腈廢水的處理效果。表3丙烯腈濃度為200mg/L時的輻照處理效果tableseeoriginaldocumentpage6實施例41)取10mL自行配置濃度為1000mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，置於中心孔道進行輻照處理；2)取10mL自行配置濃度為1000mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，加入硝酸銅溶液，使最終銅離子濃度為5mg/L，置於中心孔道進行輻照處理；3)廢水經60Co源提供的Y-射線輻照處理，輻照劑量為15kGy，形成丙烯腈聚合物沉澱，然後過濾將丙烯腈聚合物沉澱物從水相中分離出來；4)採用吡啶比色法測定殘餘的丙烯腈濃度，進而計算出丙烯腈的去除率。表4給出了丙烯腈廢水的處理效果。表4丙烯聘濃度為1000mg/L時的輻照處理效果輻照劑量Cu2+濃度丙烯腈濃度丙烯腈去除/kGy(mg/L)(mg/L)率(％)150100036.4155100064.2實施例51)取10mL自行配置濃度為4000mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，置於中心孔道進行輻照處理；2)取10mL自行配置濃度為4000mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，加入硝酸銅溶液，使最終銅離子濃度為10mg/L，置於中心孔道進行輻照處理；3)廢水經60Co源提供的i射線輻照處理，輻照劑量為5kGy，形成丙烯腈聚合物沉澱，然後過濾將丙烯腈聚合物沉澱物從水相中分離出來；4)採用吡啶比色法測定殘餘的丙烯腈濃度，進而計算出丙烯腈的去除率。表5給出了丙烯腈廢水的處理效果。表5丙烯腈濃度為4000mg/L時的輻照處理效果輻照3:IJ量CU2+濃度丙烯腈濃度丙烯腈去除'/kGy(mg/L)(mg/L)率(％)0400065.4510400096.9實施例61)取10mL自行配置濃度為2000mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，置於中心孔道進行輻照處理；2)取10mL自行配置濃度為2000mg/L的丙烯腈廢水，加入到耐輻照玻璃容器中，加入硝酸銅溶液，使最終銅離子濃度為50mg/L，置於中心孔道進行輻照處理；-3)廢水經60Co源提供的Y-射線輻照處理，輻照劑量為15kGy，形成丙烯I聚合物沉澱，然後過濾將丙烯腈聚合物沉澱物從水相中分離出來；4採用吡啶比色法測定殘餘的丙烯腈濃度，進而計算出丙烯腈的去除率。表6給出了丙烯腈廢水的處理效果。表6丙烯腈濃度為2000mg/L時的輻照處理效果tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1.一種添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的方法，其特徵是利用電離輻射產生的氧化能力強的羥基自由基·OH，促進丙烯腈廢水中的丙烯腈發生聚合反應，在廢水中添加銅離子可以催化丙烯腈的聚合，降低廢水輻射處理所需要的吸收劑量，從而降低處理成本。具體方案是在濃度為200mg/L-4000mg/L的丙烯腈廢水中，添加一定量的銅離子，濃度範圍為5-50mg/L，利用γ射線或高能電子束進行輻照處理，劑量在5kGy-15kGy範圍內，使丙烯腈發生輻照聚合反應，生成丙烯腈聚合物，通過過濾等技術有效地去除水相中的有毒有害物質-丙烯腈，丙烯腈去除率可提高10％-80％。2.根據權利要求1所述添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法，其特徵是所述丙烯腈廢水濃度為200mg/L—4000mg/L。3.根據權利要求1所述添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法，其特徵是所述Cu2+為硝酸銅、硫酸銅或氯化銅，濃度範圍為5—50mg/L。4.根據權利要求1所述添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法，其特徵是Y射線是由放射性核素60Co或137Cs衰變產生。5.根據權利要求1所述添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的一種方法，其特徵是所述電子束是由電子加速器提供。全文摘要本發明公開了一種含丙烯腈廢水的處理技術，發明了一種添加銅離子提高丙烯腈廢水輻照處理效果的新方法。該方法利用電離輻射產生的氧化能力強的羥基自由基·OH，促進丙烯腈廢水中的丙烯腈發生聚合反應，在廢水中添加銅離子可以催化丙烯腈的聚合，降低廢水輻射處理所需要的吸收劑量，從而降低處理成本。可以直接應用本發明去除丙烯腈廢水中大部分有毒汙染物-丙烯腈，處理後丙烯腈的濃度很低，有利於後續生化處理工序的正常運行，而且治理工藝簡單，廢水治理成本低、治理效果好，丙烯腈去除率可高達95％以上。添加銅離子可以使丙烯腈去除率提高約10％-80％，丙烯腈去除率可高達99.6％以上。該方法是一種高效、經濟、對環境友好的廢水處理新技術。具有較大的實施價值和較好的社會、環境和經濟效益。文檔編號C02F1/30GK101402477SQ20081022706公開日2009年4月8日申請日期2008年11月20日優先權日2008年11月20日發明者孫宏圖,王建龍申請人:清華大學