【摘要】：以空氣氧化法和雙氧水氧化法分別處理了低濃度和高濃度的亞硝酸鹽廢水，考察了亞硝酸鹽氧化反應(yīng)特性。結(jié)果表明，空氣氧化低濃度的亞硝酸鹽時(shí)，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)極為緩慢的過(guò)程，亞硝酸根濃度級(jí)數(shù)近似為0，pH低時(shí)較為有利；雙氧水氧化法能在溫和的條件下高效地處理高濃度亞硝酸鹽廢水，在溫度為40℃、雙氧水用量為理論需用量、維持pH=5的條件下，反應(yīng)30min后，處理含300mmol/L亞硝酸鹽廢水，亞硝酸鹽可100%的氧化為硝酸鹽，實(shí)現(xiàn)了硝酸鹽資源化回收利用。
【關(guān)鍵詞】：亞硝酸鹽；廢水；氧化；硝酸鹽；資源化
亞硝酸鹽主要由化肥、飼料、農(nóng)藥中的含氮化學(xué)物質(zhì)在微生物作用下生成，廣泛存在于水體環(huán)境中。亞硝酸鹽可氧化成硝酸鹽，可還原成氨。亞硝酸鹽被攝入人體后形成亞硝胺，不僅會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的“三致”作用，還能降低血液輸氧能力，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥。因此控制水體中亞硝酸鹽已成為水處理的關(guān)鍵問(wèn)題之一[1]。在眾多亞硝酸鹽廢水處理方法中，生物法降解法是較為常見(jiàn)的方法[2]，但是該方法受到溫度、NaCl濃度、場(chǎng)地方面的限制，具有一定的局限性�；瘜W(xué)氧化法(包括：臭氧氧化、次氯酸氧化[3]、電化學(xué)氧化[4]、光催化氧化[5]等方法)均可將亞硝酸鹽氧化為毒性較低的硝酸鹽，具有工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但往往存在降解不徹底、設(shè)備投資以及操作費(fèi)用較高等不足。值得注意的是，采用化學(xué)氧化法處理高濃度亞硝酸鹽廢水后，再結(jié)合蒸餾、結(jié)晶等步驟可實(shí)現(xiàn)硝酸鹽資源化回收利用，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
以低廉的空氣或雙氧水為氧化劑的氧化反應(yīng)，無(wú)副產(chǎn)或僅聯(lián)產(chǎn)水，可實(shí)現(xiàn)低能耗、無(wú)污染的綠色化工過(guò)程�；谏鲜隼碛�，文章分別以空氣(氧氣)、雙氧水為氧化劑，考察了廢水中亞硝酸鹽的氧化反應(yīng)特性，為氧化法處理亞硝酸鹽廢水實(shí)現(xiàn)硝酸鹽資源化回收利用奠定基礎(chǔ)。
1、氧化法處理亞硝酸鹽廢水實(shí)驗(yàn)部分
1.1 氧化實(shí)驗(yàn)
如圖1所示，亞硝酸鹽廢水(由一定量的亞硝酸鈣或亞硝酸鈉(均為分析純)溶于去離子水中配置而成)氧化反應(yīng)在四口圓底燒瓶中進(jìn)行(其實(shí)質(zhì)為亞硝酸根的氧化反應(yīng))。
燒瓶浸漬在恒溫水浴鍋中以控制反應(yīng)溫度為40±1℃，溶液體積1L，攪拌速率300rpm，用氫氧化鈉或鹽酸動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH(調(diào)節(jié)精度±0.5)，分別以流量為8L/min空氣或30wt%雙氧水為氧化劑，研究了亞硝酸鹽中低濃度(C0=3.00、7.50、15.0、30.0mmol/L)和高濃度(C0=300mmol/L)亞硝酸根的氧化行為。亞硝酸根被空氣(氧氣)、雙氧水氧化的化學(xué)反應(yīng)方程式如式(1)～(2)所示。
亞硝酸鹽氧化效率(η)由亞硝酸根離子濃度(C)隨反應(yīng)時(shí)間(t)變化情況表示，或通過(guò)測(cè)定反應(yīng)前后亞硝酸根離子濃度(C0、Ct)計(jì)算得到：
1.2 測(cè)定方法
亞硝酸根離子溶液濃度采用Dionex ICS-900離子色譜儀檢測(cè)，具體方法見(jiàn)文獻(xiàn)[6]。研究表明，亞硝酸根溶液對(duì)應(yīng)的峰面積與其濃度之間有良好的線性關(guān)系(線性范圍0～0.40mmol/L，R2=0.9992)。因此，本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定亞硝酸根的方法為：將待測(cè)溶液先經(jīng)過(guò)去離子水稀釋到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍內(nèi)，再采用該法測(cè)定。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2、氧化法處理亞硝酸鹽廢水的結(jié)果與討論
2.1 空氣氧化低濃度亞硝酸根
2.1.1 亞硝酸根濃度的影響
圖2為不同起始濃度的亞硝酸根(3.00、7.50、15.0、30.0mmol/L)被空氣氧化時(shí)，亞硝酸根濃度隨時(shí)間變化曲線，可以看出亞硝酸根濃度下降趨勢(shì)并不明顯，這表明此條件下，水相中空氣氧化亞硝酸根是一個(gè)極為緩慢的化學(xué)反應(yīng)，文獻(xiàn)[7]指出，室溫下水相中亞硝酸根被氧氣氧化非常緩慢。
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