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摘要:二硝基甲苯(DNT)是一種基礎化工原料和精細化工中間體,本身具有很大的生物毒性,在水體中穩定性較高,如果在未經處理的情況下排放到環境中,會造成嚴重的環境危害和生物體危害。本文重點分析了廢水中二硝基甲苯(DNT)的降解方法。
DNT的基本介紹
工業二硝基甲苯(DNT)是由兩段硝化甲苯或一段硝化甲苯得到的幾種異構體的混合物。一般工業用二硝基甲苯指的是2,4-DNT和2,6-DNT的混合物。2,4-DNT(2,4-二硝基甲苯)是一種淡黃色至黃色的固體物質,易燃且毒性較高,易溶于苯和乙醚等有機溶劑。2,4-DNT很容易被皮膚吸收而引起中毒,在急性中毒時,可能會出現頭痛、頭暈、興奮、虛弱、惡心甚至意識喪失等癥狀。長期接觸引發的慢性中毒可能引起頭痛、心悸、面色蒼白、白細胞增多、貧血等癥狀。由于其急性毒性和致癌致畸性,2,4-DNT被列為中國和世界污染物監測的優先對象。
2,4-DNT廢水來源及排放標準
硝基苯化合物是制造苯胺、染料、潤滑劑和肥皂的重要有機原料。2,4-DNT廣泛用于制造聚氨酯、農藥、橡膠和染料的中間體,特別是炸藥的主要成分。在生產和使用過程中,廢水排放和運輸儲罐的不當處置都會造成嚴重的環境污染。 目前,我國2,4-DNT排放標準如下表所示。
表1 我國2,4-DNT排放標準
(數據來源:國家環境保護局)
2,4-DNT廢水的處理方法
2,4-DNT化學性質較為穩定且溶解度低,一旦進入環境,就會造成嚴重污染。因此,在環境中2,4-DNT的消除引起廣泛關注。物理方法:處理2,4-DNT廢水方法包括吸附劑絮凝沉淀、樹脂吸附、超濾、液液萃取及反滲透等。這些方法將2,4-DNT在土壤或水中分離并濃縮到另一種培養基中進行進一步的深度處理或填埋,并沒有進行無公害處理。化學方法:在酸性溶液中的化學還原方法可以通過催化2,4-DNT的加氫反應產生相應的胺類物質,再通過生物轉化或絮凝沉淀完全除去。高級氧化技術(AOPs)是指使用活性氧化劑,如過氧化氫和臭氧等,與催化劑或光解相結合的方式以完全氧化有機污染物,大多數AOP產生羥基自由基,使芳環可以被破壞并完全礦化成CO2和H2O。其中,目前礦化的主要技術包括UV/H2O2氧化技術、Fenton試劑氧化技術、UV/Fenton氧化技術。物-化、化-化聯合法:在實際的DNT廢水處理中,經常使用物理和化學方法的組合。常用的方法有超聲波-超重力-臭氧氧化聯合法、電化學-Fenton試劑相結合法及還原-氧化綜合處理法。生物方法:運用人工構建或馴化的基因工程菌來代謝礦化有機污染物。與其他方法相比,生物處理法經濟有效,不易二次污染,變異性和適應性強。目前,生物處理法包括厭氧生物處理、好氧生物處理以及兩者相結合的方法。好氧生物處理包括生物濾池法、活性污泥法、生物轉盤法及氧化塘等;厭氧生物處理包括傳統的厭氧硝化和現代厭氧反應器工藝。
2,4-DNT高效降解菌的分離現狀
在適當的操作條件下,2,4-DNT可被微生物用作唯一的碳源,氮源和能源。相應的高效降解菌在好氧條件下完全礦化2,4-DNT,并根據相應化學計量比產生無毒的H2O,NO2-和CO2。目前,已有的2,4-DNT高效降解菌分離情況如下表。
表2 2,4-DNT高效降解菌的分離概況
(數據來源:中國知網)
Fe-Cu雙金屬體系處理2,4-DNT工業廢水
研究表明,在適當的溫度、pH值等條件下,銅元素通過置換反應原理沉積在鐵基體表面,構建鐵銅(Fe-Cu)雙金屬體系。處理2,4-DNT工業廢水,能夠使產物毒性降低,改善其生物降解性。其中反應機理包括Fe-Cu雙金屬表面的直接電子轉移以及微觀原電池作用和雙金屬作用。
結語
廢水的有效處理既提高了水的總體利用率,同時減少了環境危害。現階段雖然二硝基甲苯(DNT)廢水降解技術是多元性的,但在實際工業化運行方面仍存在運行成本高、易流失等問題,相信隨著技術的不斷創新,二硝基甲苯(DNT)廢水行業壁壘會早日被打破。
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