・26・ 可达90%E7 J。Mardnez GEs J等人发现,超临界流体ILVlX的萃 取结果与乙睛超声波萃取18 h的效果相当。郝艳霞等E9]采 取膜萃取法(甲苯为萃取剂,聚偏氟乙烯中空纤维为膜器)处 理1fT盯废水,去除率达95%。对于炸药废水中不溶污染物 的去除可考虑采取膜分离技术。Locke J.G.El0]使用聚砜超 滤膜处理炸药加工废水,处理水量7.6 m3/d,固体炸药颗粒 经0.04 pan聚砜超滤膜后被回收,超滤出水经过2级活性炭 过滤后排放。 单独的物理方法存在着许多不足,如活性炭吸附法的活 性炭再生困难,热解被吸附炸药存在爆炸危险lLl ,且饱和炭 再生后疏松、易碎l12 J,利用焚烧法又存在安全隐患和尾气净 化、炉渣处理等问题,币 用反渗透法存在耗费较高等问题,因 此需要结合其他处理方法来对炸药废水进行处理,才能达到 有效降低污染和保护环境的目的。 1.3化学处理技术 化学法按照类型可以分为化学中和法、化学沉淀法、化 学还原法和化学氧化法。 1.3.1化学中和法 在火炸药生产及其配套的废酸处理等过程中,产生各类 酸性或碱性废水。利用化学中和法投加中和剂来调节pH 值达到中性,以生成盐类和沉淀去除污染物。中和法可分为 投药中和法和过滤中和法2种,某军械厂利用变速中和滤池 处理硝化棉酸性废水,最大处理量为8 kt/d,当废水中硫酸 质量浓度为3.1 g/L,或含硫酸2.9—3.1 g/L和2.2— 2.3 g/L时,处理后的pH值均可达到6.2—6.6t¨。采用化学 中和法不能彻底地去除炸药废水的污染物,一般需要结合化 学沉淀法进行处理。 1.3.2化学沉淀法 化学沉淀法是利用炸药废水中的硝基化合物与部分季 铵盐形成难溶络合物,去除此络合物便可去除炸药污染物。 如1fT盯可与大分子阳离子表面活性剂N一牛脂基一1,3一二 氨基丙烷形成不溶性的络合物,使废水中的TNT质量分数由 1×10— —1.5×10一 减至1×10一 以下[13j。 1.3.3化学还原法 化学还原法是通过化学还原反应将废物转变成无害的 物质或转化成容易再处理的物质,常用的化学还原剂有:二 氧化硫、亚硫酸钠、硫酸亚钠和硼氢化钠等。火炸药物质含 氧量较高,某些组分本身就是氧化剂,这是用还原法销毁火 炸药的有利条件。有研究表明用金属偶,如cu—zn,cu—Fe 处理TNT废水,去除率为94%以上,出水中TNT质量浓度可 降至0.5—1.0mg/L,BOD/COD从0.17增加至0.5,使生化可 降性得到了提高l14,15 ̄。 1.3.4化学氧化法 化学氧化法是炸药废水物化处理中最重要的方法,主要 有以下几种。 (1)光催化氧化技术。波长在254—400眦的紫外光能 量为475—300 kJ/tool,而多数有机物结合能为500—300 kJ/tool,两者能量相当,因此,紫外光照射能够使有机物分子 中的电子由基态跃迁至激发态,发生光化学反应,导致有机 物分绥l16]。但有研究和应用表明,单纯使用紫外光照射,部 分炸药分子只是发生了形式的转化而未最终矿化,中间会产 生一系列的副产物,表现在对于COD的去除效率不高l”J。 因此,一般需要将紫外光照射结合其他氧化处理技术对炸药 废水进行处理,如uv/H202和uV/(_)3体系等。美国海军的 AndrewsE J等人利用IⅣ/H202系统对弹药销毁过程中弹丸 倒空时产生炸药进行降解,效果非常好,绝大部分的炸药被 完全分解为c02、H2O以及NO3一,该系统可以处理TNT的最 高质量浓度为140 mg/L,RDX最高为50 mg/L,反应时间仅仅 在2—3 h。中国工程物理研究院化工材料研究所曾对炸药 废水采用uV/ 方法进行处理,设备运行情况良好。 (2)超临界水氧化(SCWO)。超临界水氧化技术是一种 前景广阔的有毒害难溶废弃物的处理新技术,是在湿式空气 氧化法(WAO)的基础上发展起来的。当温度和压力超过水 的临界点(374 oC,22.1 MPa)时,水呈超临界状态。将超临界 水氧化法运用到炸药废水的处理,可以快速高效地对炸药污 染物进行降解,使之转化为c02和n2o。美国Los Alalno8国 家实验室进行了超临界水氧化火炸药的实验研究。该系统 的装置设计能力190 L/d,反应器的设计运行温度为400— 650℃,压力为25.3—35.5 MPaEI9J。中国工程物理研究院化 工材料研究所近年来也大力开展了这方面的研究,唐绍明等 人采用在温度400 oC、压力26 MPa的实验条件下对TNT、 RDX、HMX溶液进行处理,5 rain去除效率在99.9%以上。在 超临界水中,以空气、氧或H202作为氧化剂,硝化纤维 (NC)、油(NG)、DNT、TNT、RDX、ILVlX被水解氧化。反 应没有温度和压力的剧烈增加,最终产物是氮、c02、H:OE20J。 对于DNT废水,可使其在超临界水中加入氧化剂(H202和 0,)被氧化。DNT初始质量浓度为346.0 mg/L,总有机碳 (TOt2)为1 840 mg/L。反应在1个20 c|玎3的间歇式反应器和 2个120 cma/min的连续流反应器中进行_2 。在间歇式反应 器中,在超临界温度(374—500 oC),27.6 MPa的压力条件下, TOC的降解与时间无关,去除率约为99%。 目前的SCWO工业化装置还非常少,尤其是国内这方面 的研究还比较薄弱,即使部分企业能够生产出SCWO的工业 装置,但其核心部件仍然采用的是国外技术。相对而言国外 关于S,C3r ̄O技术由于研究时间较早,显得比较成熟一些,已 经有部分企业建立了中试设备,如美国海军、美国陆军、美国 能源部国家工程实验室以及美国桑地亚国家实验室等。但 是超临界技术还没有真正实现工业化的装置,主要是因为耐 腐蚀性和高压容器等的制作技术和成本过高等原因了 其快速推广,不过可以肯定的是随着这些技术难点的解决, 超临界水氧化技术肯定会得到广泛的应用。 (3)超声波空化氧化。超声波空化氧化处理炸药废水, 其反应最终产物是短链有机酸、cth和无机离子 J。反应机 理是利用声波涡蚀(acoustic cavitaiton)形成瞬时超临界水,快 速完全降解有机成分。分析认为,有机成分的氧化降解分3 步:被-OH氧化,高温分解,被超临界水氧化。 (4)湿式空气氧化法。此法是在耐高温高压、耐腐蚀的 反应器中进行的,以0)为氧化剂将有机污染物分解为co2、 H2O。据报道,用该法处理TNT红水以及双基火药时,在340 ℃、14.8 MPa情况下,火炸药去除率为96%一99%E23 3。 (5)Fenton法及类Fenton法o Fenton法及其类Fenton法 的实质是利用FIe2 或紫外光(uv)、氧气等与H202之间发生 链式反应,催化生成・OH,氧化分解水中的污染物。且Fe2 维普资讯 http://www.cqvip.com ・27・ 还可在一定的pH条件下形成Fe(OH)3,产生一定絮凝作用。 u等[圳采用Fenton试剂(H20210 g/L,Fe2 80 mg/L)处理7O mg/L的TNT废水,黑暗处24 h内100% 被破坏,其中 4JD%矿化;接下来使之暴露于光中,矿化率超过90%。An. draws[18J于1980年报道了利用 02+uv可成功处理 T废 2004,12(1):30—33. 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[10]Locke JG.Treatmentand recycle ofhigh explosive contaminated 想的水平,需增加反应时间,但这会使该工艺处理效率与经 r 济性受损。另外,该类方法的处理效果与反应时间受废水水 质的影响较大,因此在炸药废水处理的研究与应用中,必须 针对具体的原水水质选择合适的技术及参数。 (6)臭氧法及组合臭氧法。臭氧氧化处理1M等炸药废 水,反应速度快,可有效降解TN1 8, 引。但是仅使用臭氧 法对炸药废水进行处理不容易满足废水排放的有关标准,而 且臭氧气体有毒,利用率不高,采用臭氧法还存在耗电量大, 成本较高等问题,因此,需要寻求提高臭氧处理效率的途径。 组合臭氧法是目前研究最多的技术之一,如“紫外光助臭氧 氧化法”、“ 02+03氧化技术”等。美国某工程公司[HJ 就采用uV+ 法处理RDX与HMX等炸药废水。关于炸药 废水的化学氧化处理技术的研究还很多,主要集中在高级氧 化技术(AOPs)。Bose等【27,28】曾开展AOPs处理RDX废水研 究,选择利用uV、uV+ 02、03、03+ 02以及UV+03技 术,结果表明,这些AOPs技术对RDX废水的处理都有一定 的功效,并证实紫外光(uV)、 02的确能提高臭氧的氧化能 力,uV+03反应25 arin使RDX全部降解,而 + 02反应 仅12 min即可实现。但也同时发现,H202+03法与其他 AOPs技术一样,在处理RDX的过程中也产生1,3一二硝基 一1,3,5三氮环已一5烯和1一硝基一1,3,5三氮环已一3,5 一烯等副产物。 2结语 火炸药工业带给人们进步的同时,也有许多问题急需得 到解决,尤其是在火炸药工业废水的环境污染问题上,必须 严格对待,处理合格后才能排人环境,避免严重的环境污染 事故。无论哪种方法对炸药废水进行处理都是事后解决问 题,要想真正实现环境友好,最关键就是控制污染物的产生 与排放。只有减少排放,高效利用原料,采取清洁生产技术 才能最大限度避免炸药污染物对环境的污染。当然,对不可 避免的污染排放也必须加强治理技术的研究,通过人工治理 减少污染排放。 参考文献 [1]孙荣康,瞿美林,陆才正.火炸药工业的污染及其防治.北京:兵 器工业出版社.1990. 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