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1、引言
吡啶的化学式为C6H5N,是含有一个氮原子的杂环类化合物,能与水任意比互溶,且能溶解大多数的有机化合物和某些无机盐类,所以吡啶是有普遍应用价值的溶剂,应用于工业生产中。相关文献标明,杂环类化合物比相应的非杂环类化合物毒性高。吡啶以其生物难降解性和对人安康危害大遭到关注。
2、吡啶废水处置办法
吡啶废水处置办法有物理法、化学法和生物法三大类。
2.1 物理法
物理法是指应用物理特性,去除水中污染物的处置技术,吡啶工业废水处理物理法有:吸附法、精馏法和燃烧法。
2.1.1 吸附法
吸附法是应用活性炭为填料吸附水中污染物,吸附原理是应用活性炭比外表积大,外表具有特定官能团对污染物实施吸附,吸附水中的污染物。徐生盼采用三种不同活性炭-沥青基球形活性炭(PSAC)、煤质柱状炭(EAC)和椰壳颗粒炭(GAC)对吡啶实施了吸附实验,均获得了较好的效果。
活性炭吸附的再生和处置是限制该技术推行的主要缘由,实践工程运转过程中,活性炭的再生及处置本钱高,废弃活性炭为固体风险废弃物。目前该技术的主要研讨方向是获得一种本钱低廉,可再生性能好的活性炭,以及对废弃活性炭平安处置。
2.1.2 精馏法
精馏法是目前回收吡啶的一种办法,精馏法回收的吡啶溶液浓度约50%左右。精馏过程中吡啶废水与水蒸气直接接触,吡啶废水与水蒸气构成共沸物,应用吡啶的沸点与水相近,吡啶组份扩散到气相中,从而别离废水中吡啶。该办法缺陷是精馏处置后的废水中残留吡啶浓度较高,需求其他处置设备,造成整体污水处置站处置设备多,投资较高,运转控制请求高。
2.1.3 燃烧法
关于成分复杂,处置难度高,热值高的工业废水可用燃烧法处置,应用高温降解废水中的污染物,运转过程中燃烧产生废气,必需集中处置,避免因熄灭不完整,产生空气污染。
2.2 化学法
化学法是应用药剂在废水中与污染物发作化学反响,到达去除污染物的办法,普通有化学氧化法与化学沉淀法。化学氧化法是应用强氧化性物质,将污染物氧化为小分子或无机物。因吡啶无法被酸性高锰酸钾氧化,化学氧化法主要有电催化氧化法、微电解法、芬顿氧化法和紫外氧化法。化学沉淀法是应用药剂,将污染物沉降办法,关于吡啶废水,目前无有效沉淀去除手腕。
2.2.1 电催化氧化法
电催化氧化法是应用外表有修饰物的阳极在电流作用下发作电子转移反响,产生强氧化性的物质来处置有机物溶液,而电极外表的修饰物是电子的供、受场所,同时也是反响场所,其自身不发作变化。唐婧艳应用Ti/Sb-SnO2阳极电模仿降解吡啶模仿废水,获得良好效果。限制该技术主要由于阳极电板材质选取及能耗问题。
2.2.2 微电解法
微电解法经过多年开发研讨,已被普遍应用于各种难降解的废水预处置中。微电解技术以铁和碳之间因氧化复原电位差构成原电池,其中铁为阳极,失去电子。碳为阴极,阴极左近溶液中的氢离子,得到电子生成[H0]。
传统微电解法在污染物处置过程中,阳极端的铁不时耗费、氢氧化物在填料的外表堆积,会造成微电解反响水平降落状况。金杨为处理填料问题,应用废弃DSD酸工业铁泥和粘土做原料,制备阴阳电极微电解填料,对吡啶废水处置,获得良好效果。在模仿运转过程中该填料能有效的抵御板结现象。目前研讨方向集中于如何补充阳极资料、氢氧化物堆积消弭及废弃填料后续处置。
2.2.3 芬顿氧化法
芬顿氧化是应用芬顿试剂,经过Fe2+催化合成H2O2产生[·OH],应用[·OH]的强氧化性能完成对难降解物质的氧化,有机污染物与[·OH]反响,毁坏有机污染物构造,被后续工艺处置。
芬顿氧化法应用广,对吡啶的氧化去除有较好效果。但在工程应用中,芬顿氧化仍存在问题,主要是运转本钱较高、含铁污泥量大,污泥处置去向问题。
2.2.4 光催化氧化法
光催化氧化技术是应用污染物吸收紫外光的能量使C-C、C-N键断裂,Stapleton等用紫外辐射降解吡啶衍生物获得良好的效果。应用TiO2在紫外映照下,催化产生高能[·OH]特性,钟俊波等用珍珠岩负载型TiO2紫外映照下,降解吡啶获得了良好的效果。
将光催化氧化投入实践工程运转中,存在以下问题:
(1)羟基自在基具有强氧化性,反响无选择性,反响过程不受控制,降解过程生成物的毒性及降解难度比原污染物大。
(2)仅用光催化氧化技术对高浓度吡啶废水处置,反响所需能耗高、反响时间长。造成反响设备占空中积大,投资高。
2.3 生物法
生物法是应用微生物,对废水中的污染物处置工艺。应用微生物的代谢及吸附作用,使废水中有机物转化为简单的无机物或被菌胶团吸附。依照微生物的代谢方式,能够将生物法分为:厌氧法、缺氧法、好氧法三大类。
2.3.1 吡啶废水厌氧降解
厌氧法是应用微生物在隔绝氧气状况下,微生物降解有机物,供能过程,使有机物转化成简单的有机物和无机物的处置手腕。研讨标明,厌氧微生物可以有效对有毒有机物实施脱毒处置。与好氧降解相比,吡啶厌氧条件下的吡啶生物降解性更好。
2.3.2 吡啶废水缺氧降解
缺氧条件下,反硝化菌应用有机物中的碳作为电子供体,以硝酸氮或亚硝酸单中的氧作为电子受体实施厌氧呼吸。韩洪军等应用UV-Vis和GC/MS剖析了吡啶的缺氧降解机理,发现吡啶在羟基化之后被氧化裂解呈低分子酸,后被合成。缺氧反硝化是处置吡啶废水,同时降低其毒性的一种有效办法,但在降解过程中因吡啶构造毁坏,氮大量释放,在缺氧降解过程中产生较多的亚硝酸盐,关于后续生物处置工艺有毒害作用。
2.3.3 吡啶废水好氧降解
好氧降解是微生物在足够氧气条件下,将污染物氧化合成成无机物的一种办法。由于吡啶本身难以降解,它对微生物有严重的抑止作用。方苗苗研讨标明,紫外光射能减小吡啶对微生物的抑止作用,减少顺应时间,提升降解吡啶速率。
3、结语与瞻望
因含吡啶废水降解难度大,毒性大的特性,目前含吡啶废水处置工程应用以“高级氧化技术+生物处置技术”多技术结合处置技术为主。应用高级氧化技术的强氧化性,对吡啶实施初步氧化降解,降低废水的毒害性,为后续生物降解提供条件,补偿了单一技术难以完整降解吡啶废水这一问题。结合处置办法还需求进一步探究与研讨,以处理高级氧化技术及菌种存在问题。
(1)电催化氧化法是高级氧化法的开展方向和趋向,但电催化氧化法的电耗较高,阳极板材质价钱高,设备投资较大,运转费用高。寻觅低廉阳极板制造资料,高效、反复应用催化剂是目前研讨方向。
(2)目前,提升菌种对吡啶的耐受浓度,增强吡啶的生物降解才能是研讨重点。
(3)现有高级氧化技术计划处置废水本钱较高,降低运转费用是目前废水处置中探求方向。