用沸石吸附分离硝基甲苯废水及资源回收的方法技术

本发明专利技术公开一种吸附分离技术，利用ＨＺＳＭ－５沸石的选择吸附作用，分离性质相近的含硝基甲苯异构体的有机废水。本发明专利技术的ＨＺＳＭ－５沸石吸附分离含硝基甲苯废水及资源回收的方法，采用静态处理方法，将要处理的含硝基甲苯异构体的有机废水输送至吸附容器进行吸附，吸附条件为：ＨＺＳＭ－５沸石颗粒直径为０．５～２０μｍ；邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为１～５∶１；处理前对位硝基甲苯与ＨＺＳＭ－５沸石颗粒的质量比为０．０２～０．１；振动转速为５０～２００转／分；温度范围为２７５～３４０Ｋ；吸附时间为１０ｓ～１２ｈ。本方法高效低耗，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吸附分离技术，利用HZSM-5沸石的选择性吸附作用，分离提纯含硝基甲苯异构体的有机废水。
技术介绍
吸附是一种低能耗的固相萃取分离技术。吸附作用是由于固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能。当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而滞留在固体表面上，使被吸附分子在吸附剂表面浓度高于溶液本体相中浓度。用吸附法处理精细有机化工废水主要采用的吸附剂有活性炭、改性纤维素和树脂等。活性炭吸附性能较佳，但其再生困难(需要过热蒸汽和较高温度)，吸附的物质难以实现资源化。吸附树脂在各个领域得到应用并形成一种独特的吸附分离技术。但现有树脂的选择性不高，对于性质相近的有机物异构体或同系物的有效分离还很困难。沸石是一种多孔的硅铝酸盐晶体，是由硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体单元通过处于四面体顶点的氧原子交错排列成空间网络结构。在晶体结构中存在着大量的空穴，空穴内分布着可移动的水分子和阳离子。这种结构特点使沸石具有选择吸附、催化和离子交换三大特性。HZSM-5属中孔沸石，具有三维立体交叉的孔道体系，孔道直径为0.51×0.55nm、0.54×0.56nm，这两种不同类型的孔道相互垂直形成的交叉点的直径为0.89nm。由于其均匀的微孔与一般物质的分子大小相当，由此形成了分子筛的选择吸附特性，即HZSM-5沸石孔径的大小决定可以进入其晶穴内部的分子大小，只有比沸石孔径小的分子或离子才能进入。在硝基甲苯的同分异构体中，对位异构体的临界动力学直径稍小于HZSM-5沸石的孔道直径，而邻位与间位异构体较HZSM-5沸石的孔道直径大。这样由于孔道的阻碍作用，使得分子临界直径较小的对位异构体比邻位与间位异构体更易于扩散到孔内而吸附在内表面的活性中心上，表现出对对位异构体具有选择吸附的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种吸附分离技术，利用HZSM-5沸石的选择吸附作用，分离性质相近的含硝基甲苯异构体的有机废水。本专利技术的技术方案如下一种，其特征是采用静态处理方法，将要处理的含硝基甲苯异构体的有机废水输送至吸附容器进行吸附，吸附条件为HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm；邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～5∶1；处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比为0.02～0.1；振动转速为50～200转/分；温度范围为275～340K；吸附时间为10s～12h。处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比最佳为0.05。HZSM-5沸石在使用前用稀HNO3处理，并烘干，稀HNO3为1％HNO3。HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm；邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～2∶1；振动转速为100～150转/分；温度范围为278～323K；吸附时间为10s～2h。硝基甲苯废水进入吸附容器前，需进行一些常规预处理，如过滤等。搅拌可采用恒温摇床振动，也可采用恒温磁力搅拌器搅拌。吸附容器封闭或开口。硝基甲苯异构体的分离效果与其性质与分子直径有关。HZSM-5沸石孔径的大小决定可以进入其晶穴内部的分子大小，只有比沸石孔径小的分子或离子才能进入。有机物异构体的分离效果与HZSM-5沸石表面结构有关。钝化HZSM-5沸石表面的非选择性酸性位及压缩HZSM-5沸石孔径可提高有机物异构体的分离效果。对位硝基甲苯的分离效果优于对位硝基甲苯的分离效果。本专利技术用于处理含硝基甲苯异构体的有机废水时，可以使得对位异构体从混合液中的分离效率高于99.5％以上，且具有较高的回收率，高效低耗，实现了废水的资源化。同时，HZSM-5沸石是一种无毒、无味、对环境没有影响的吸附剂，并且有极好的耐酸性、热稳定性和水蒸气稳定性。因此，本专利技术用于处理有机废水具有良好的经济效益与环境效益。本专利技术高效低耗，具有广阔的应用前景。具体实施例方式下面通过实例对本专利技术作进一步地描述。实施例1处理生产硝基甲苯过程中的的碱洗废水，取该废水400ml，其中对硝基甲苯初始浓度为50.0mg/L，取HZSM-5沸石质量为0.45g。HZSM-5沸石Si/Al为48；颗粒平均直径为5μm；吸附容器封闭；采用磁力搅拌，振动转速为150转/分；邻硝基甲苯初始浓度与对硝基甲苯初始浓度之比为1∶1；温度取300K；吸附时间为20min。对硝基甲苯的分离率高达98.8％以上。采用乙醇作为回收液，在303K时对硝基甲苯的回收率为98.5％。实施例2将实施例1中HZSM-5沸石Si/Al为10，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率同实施例1相当。实施例3将实施例1中HZSM-5沸石Si/Al为无穷大，即沸石中不含Al，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率较实施例1稍差。实施例4实施例1中，其它条件不变，吸附时间为5min时，对硝基甲苯的分离率达97.1％以上；吸附时间为60min时，对硝基甲苯的分离率为97.3％。实施例5将实施例1中的邻硝基甲苯初始浓度与对硝基甲苯初始浓度之比改为2∶1，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯和邻硝基甲苯的分离率为98.2％。实施例6实施例1中，其它条件不变，温度取278K时，对硝基甲苯的分离率为99.0％；温度取323K时，对硝基氯苯的分离率为97.0％。实施例7将实施例1中的封闭容器改为敞口，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的分离率基本不变。实施例8将实施例1中的洗脱温度改为320K，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率达99.5％。实施例9将实施例1中的回收液改为甲醇，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率为86.9％。实施例10实施例1中处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比约为0.04，现将二者质量比改为0.02，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率较实施例1稍差。实施例11实施例1中处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比约为0.04，现将二者质量比改为0.09，其它操作条件保持不变，对硝基甲苯的回收率同实施例1相当。权利要求1.一种，其特征是采用静态处理方法，将要处理的含硝基甲苯异构体的有机废水输送至吸附容器进行吸附，吸附条件为HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm；邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～5∶1；处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比为0.02～0.1；振动转速为50～200转/分；温度范围为275～340K；吸附时间为10s～12h。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于处理前对位硝基甲苯与HZSM-5沸石颗粒的质量比为0.05。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于HZSM-5沸石在使用前用稀HNO3处理，并烘干。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述稀HNO3为1％HNO3。5.根据权利要求1所述的方法，其特征是HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm；邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为1～2∶1；振动转速为100～150转/分；温度范围为278～323K；吸附时间为10s～2h。6.根据权利要求1所述的方法，其特征是在硝基甲苯废水进入吸附容器前，需进行一些常规预处理。7.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述常规预处理为过滤。8.根据权利要求1所述的方法，其特征是搅拌采用恒温摇床振动或采用恒温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用沸石吸附分离硝基甲苯废水及资源回收的方法，其特征是采用静态处理方法，将要处理的含硝基甲苯异构体的有机废水输送至吸附容器进行吸附，吸附条件为：ＨＺＳＭ－５沸石颗粒直径为０．５～２０μｍ；邻位硝基甲苯和对位硝基甲苯的初始浓度比为１～５∶１；处理前对位硝基甲苯与ＨＺＳＭ－５沸石颗粒的质量比为０．０２～０．１；振动转速为５０～２００转／分；温度范围为２７５～３４０Ｋ；吸附时间为１０ｓ～１２ｈ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑正，郑寿荣，江芳，郭照冰，袁守军，陈立强，范杰，帖靖玺，周培国，唐登勇，牟艳艳，张继彪，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[]