沸石吸附分离硝基氯苯、硝基酚废水及资源回收的方法技术

一种ＨＺＳＭ－５沸石吸附分离含硝基氯苯、硝基酚废水及资源回收的方法，其特征是将要处理的含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水输送至装有ＨＺＳＭ－５沸石的吸附容器进行吸附，其条件为：ＨＺＳＭ－５沸石在使用前用稀ＨＮＯ↓［３］处理，烘干；ＨＺＳＭ－５沸石颗粒直径为０．５～２０μｍ；邻位异构体和对位异构体的初始浓度比为１～５∶１；振动转速为５０～２００转／分；温度范围为２７５～３４０Ｋ；吸附时间为１０ｓ～１２ｈ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吸附分离技术，具体地说是利用HZSM-5沸石的选择性吸附性能，从含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水中分离提纯对硝基氯苯和对硝基酚。
技术介绍
吸附是一种低能耗的固相萃取分离技术。吸附作用是由于吸附剂固体表面的分子或原子因不对称成键而具有较高的表面能。当分子与固体表面发生碰撞时，受到不平衡力的作用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的浓度。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)，基本不具有选择性，吸附的物质难以实现资源化。利用树脂进行吸附得到广泛应用并形成了一种独特的吸附分离技术，但现有树脂的选择性不高，对于实现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孔道，孔道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吸附、催化和离子交换三大特性。HZSM-5属中孔沸石，具有均匀的三维立体交叉孔道体系，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孔穴的直径为0.89nm。由于其孔道的微孔直径与苯分子大小相当，由此形成了HZSM-5分子筛独特的选择吸附特性，既只有比沸石孔径小的分子或离子才能进入孔道。在硝基酚与硝基氯苯的同分异构体中，对位异构体的临界动力学直径和HZSM-5沸石的孔道直径相当，而邻位与间位异构体较HZSM-5沸石的孔道直径大。这样由于孔道通行阻力的作用，使得对位异构体比邻位与间位异构体更易于扩散到孔内而被吸附，从而表现出对对位异构体具有选择吸附的性能。
技术实现思路
本专利技术目的基于清洁生产的考虑，提供一种高效低能耗的吸附分离技术，通过HZSM-5沸石的选择吸附作用，从含性质相近的硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水中分离及回收对硝基氯苯和对-硝基酚，具有十分广阔的应用前景。本专利技术的技术方案一种HZSM-5沸石吸附分离硝基氯苯、硝基酚废水及资源回收的方法，它将要处理的含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水输送至装有HZSM-5沸石的吸附容器进行吸附，其条件为HZSM-5沸石在使用前用稀HNO3处理，烘干；HZSM-5沸石颗粒直径为0.5～20μm；邻位异构体和对位异构体的初始浓度比为1～5∶1；振动转速为50～200转/分；温度范围为275～340K；吸附时间为10s～12h。硝基氯苯、硝基酚有机废水进入吸附容器前，需根据废水的种类不同而进行一些常规预处理，如过滤、调节pH值等。搅拌可采用恒温摇床振动，也可采用恒力磁力器搅拌。对于不同的有机废水，由于所含有机物异构体的性质与分子直径不同，有机物异构体的分离效果也不同。回收液根据不同的分离物质进行选择。硝基氯苯、硝基酚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，减小HZSM-5沸石孔径可提高有机物异构体的分离效果。本专利技术的有益效果本专利技术与现有技术相比，其显著优点是本方法利用HZSM-5沸石独特的孔道结构，高效低耗分离出硝基氯苯与硝基苯酚废水中的对硝基氯苯与对硝基苯酚。对硝基氯苯的分离效果优于对硝基苯酚的分离效果。本专利技术用于处理含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水时，可以使得某些对位异构体的分离效率高达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，克服了活性炭与吸附树脂处理废水的缺陷。同时，HZSM-5沸石是一种无毒、无味、对环境没有影响的吸附剂，并且有较高的耐酸碱性、热稳定性和水蒸气稳定性，同时分子筛可反复使用。因此，本专利技术用于处理有机废水具有良好的经济效益、环境对环境没有影响的吸附剂，并且有较高的耐酸碱性、热稳定性和水蒸气稳定性，同时分子筛可反复使用。因此，本专利技术用于处理有机废水具有良好的经济效益、环境效益与社会效益。具体实施例方式以下通过实例进一步说明本专利技术。实施例1采用静态处理方法，处理生产硝基氯苯的有机废水(对硝基氯苯初始浓度为18.75mg/g HZSM-5沸石)。将要处理的含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水先进行过滤、调PH值后，输送至装有HZSM-5沸石的封闭吸附容器进行吸附，HZSM-5沸石在使用前用稀1％HNO3处理，烘干；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；邻硝基氯苯初始浓度对硝基氯苯初始浓度为2∶1；温度取300K；吸附时间为10min。对硝基氯苯的分离率达99.1％。采用乙醇作为回收液，在303K时对硝基氯苯的回收率为99.5％。实施例2采用静态处理方法，处理生产硝基苯酚的有机废水(对硝基苯酚初始浓度为625mg/g HZSM-5沸石)。将要处理的含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水先进行过滤、调PH值后，输送至装有HZSM-5沸石的封闭吸附容器进行吸附，其条件为HZSM-5沸石在使用前用稀1％HNO3处理，烘干；HZSM-5沸石Si/Al为48；颗粒平均直径为10μm；采用恒温摇床振动，振动转速为150转/分；邻硝基苯酚初始浓度对硝基苯酚初始浓度为1∶1；温度取298K；吸附时间为30min。对硝基苯酚的分离率为85％。采用氢氧化钠稀溶液作为回收液，对硝基苯酚的回收率接近于100％。实施例3采用静态处理方法，处理生产硝基苯酚的有机废水(对硝基苯酚初始浓度为625mg/g HZSM-5沸石)。将要处理的含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水先进行过滤、调PH值后，输送至装有HZSM-5沸石的开口吸附容器进行吸附，其条件为HZSM-5沸石在使用前用稀1％HNO3处理，烘干；HZSM-5沸石Si/Al为48；颗粒平均直径为18μm；采用恒温摇床振动，振动转速为70转/分；邻硝基苯酚初始浓度对硝基苯酚初始浓度为41；温度取298K；吸附时间为8小时。对硝基苯酚的分离率为89％。采用氢氧化钠稀溶液作为回收液，对硝基苯酚的回收率接近于100％。实施例4实施例1中，其它条件不变，吸附时间为5min时，对硝基氯苯的分离率高达99.5％以上；吸附时间为60min时，对硝基氯苯的分离率为98％。实施例5将实施例1中的邻硝基氯苯初始浓度对硝基氯苯初始浓度为2∶1改为1∶1，其它操作条件保持不变，对硝基氯苯的分离率为98.9％。实施例6实施例1中，其它条件不变，温度取278K时，对硝基氯苯的分离率为99.4％；温度取323K时，对硝基氯苯的分离率为97.6％。实施例7将实施例1中的封闭容器改为开口，其它操作条件保持不变，对硝基氯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，对硝基氯苯回收率达100％。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，对硝基氯苯的回收率为89％。权利要求1.一种HZSM-5沸石吸附分离含硝基氯苯、硝基酚废水及资源回收的方法，其特征是将要处理的含硝基氯苯、硝基酚异构体的有机废水输送至装有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭照冰，郑正，郑寿荣，马建军，王瑨，胡文勇，赵翠萍，杨凯，唐登勇，帖靖玺，
申请(专利权)人：南京大学，马建军，
类型：发明
国别省市：