氧化法处理亚硝酸盐废水

Posted 2023-01-11 亚硝酸盐

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【摘要】：以空气氧化法和双氧水氧化法分别处理了低浓度和高浓度的亚硝酸盐废水，考察了亚硝酸盐氧化反应特性。结果表明，空气氧化低浓度的亚硝酸盐时，所发生的化学反应是一个极为缓慢的过程，亚硝酸根浓度级数近似为0，pH低时较为有利；双氧水氧化法能在温和的条件下高效地处理高浓度亚硝酸盐废水，在温度为40℃、双氧水用量为理论需用量、维持pH=5的条件下，反应30min后，处理含300mmol/L亚硝酸盐废水，亚硝酸盐可100%的氧化为硝酸盐，实现了硝酸盐资源化回收利用。

【关键词】：亚硝酸盐；废水；氧化；硝酸盐；资源化

亚硝酸盐主要由化肥、饲料、农药中的含氮化学物质在微生物作用下生成，广泛存在于水体环境中。亚硝酸盐可氧化成硝酸盐，可还原成氨。亚硝酸盐被摄入人体后形成亚硝胺，不仅会产生强烈的“三致”作用，还能降低血液输氧能力，导致高铁血红蛋白症。因此控制水体中亚硝酸盐已成为水处理的关键问题之一[1]。在众多亚硝酸盐废水处理方法中，生物法降解法是较为常见的方法[2]，但是该方法受到温度、NaCl浓度、场地方面的限制，具有一定的局限性。化学氧化法(包括：臭氧氧化、次氯酸氧化[3]、电化学氧化[4]、光催化氧化[5]等方法)均可将亚硝酸盐氧化为毒性较低的硝酸盐，具有工艺简单的特点，但往往存在降解不彻底、设备投资以及操作费用较高等不足。值得注意的是，采用化学氧化法处理高浓度亚硝酸盐废水后，再结合蒸馏、结晶等步骤可实现硝酸盐资源化回收利用，具有一定的经济效益。

以低廉的空气或双氧水为氧化剂的氧化反应，无副产或仅联产水，可实现低能耗、无污染的绿色化工过程。基于上述理由，文章分别以空气(氧气)、双氧水为氧化剂，考察了废水中亚硝酸盐的氧化反应特性，为氧化法处理亚硝酸盐废水实现硝酸盐资源化回收利用奠定基础。

1、氧化法处理亚硝酸盐废水实验部分

1.1 氧化实验

如图1所示，亚硝酸盐废水(由一定量的亚硝酸钙或亚硝酸钠(均为分析纯)溶于去离子水中配置而成)氧化反应在四口圆底烧瓶中进行(其实质为亚硝酸根的氧化反应)。

烧瓶浸渍在恒温水浴锅中以控制反应温度为40±1℃，溶液体积1L，搅拌速率300rpm，用氢氧化钠或盐酸动态调节反应体系的pH(调节精度±0.5)，分别以流量为8L/min空气或30wt%双氧水为氧化剂，研究了亚硝酸盐中低浓度(C0=3.00、7.50、15.0、30.0mmol/L)和高浓度(C0=300mmol/L)亚硝酸根的氧化行为。亚硝酸根被空气(氧气)、双氧水氧化的化学反应方程式如式(1)～(2)所示。

亚硝酸盐氧化效率(η)由亚硝酸根离子浓度(C)随反应时间(t)变化情况表示，或通过测定反应前后亚硝酸根离子浓度(C0、Ct)计算得到：

1.2 测定方法

亚硝酸根离子溶液浓度采用Dionex ICS-900离子色谱仪检测，具体方法见文献[6]。研究表明，亚硝酸根溶液对应的峰面积与其浓度之间有良好的线性关系(线性范围0～0.40mmol/L，R2=0.9992)。因此，本实验中测定亚硝酸根的方法为：将待测溶液先经过去离子水稀释到标准曲线的线性范围内，再采用该法测定。。

2、氧化法处理亚硝酸盐废水的结果与讨论

2.1 空气氧化低浓度亚硝酸根

2.1.1 亚硝酸根浓度的影响

图2为不同起始浓度的亚硝酸根(3.00、7.50、15.0、30.0mmol/L)被空气氧化时，亚硝酸根浓度随时间变化曲线，可以看出亚硝酸根浓度下降趋势并不明显，这表明此条件下，水相中空气氧化亚硝酸根是一个极为缓慢的化学反应，文献[7]指出，室温下水相中亚硝酸根被氧气氧化非常缓慢。

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