Applicazione per il trattamento delle acque reflue con nitrobenzene-TNT/DNT

I composti del nitrobenzene (come nitroanilina, nitrobenzene, nitroclorobenzene e idrocarburi polinitroaromatici, ecc.) sono una delle importanti materie prime chimiche di base. Sono ampiamente utilizzati nella produzione industriale come coloranti, medicinali, prodotti chimici, esplosivi, pesticidi e sintesi organica e sono i migliori nell'industria chimica. Pertanto, un gran numero di composti nitrobenzenici sono entrati nella vita delle persone. Hanno strutture stabili, non sono facili da decomporre e trasformare, sono numerosi e complessi e sono molto tossici per gli organismi. Di solito, tali composti sono sostanze altamente tossiche e altamente cancerogene e la loro tossicità è generalmente da 20 a 30 volte quella di altri composti.

A causa delle loro numerose varietà e delle diverse dimensioni di produzione, finora la maggior parte dei processi produttivi sono relativamente arretrati, la resa non è elevata, le reazioni collaterali sono complesse e soprattutto le acque reflue di produzione scaricate inquinano gravemente l’ambiente. Lo scarico diretto delle acque reflue di nitrobenzene farà sì che tali composti siano ampiamente presenti nell'acqua e nel suolo, causando gravi problemi di inquinamento ambientale. Pertanto, lo stato ha severi standard di controllo per la concentrazione di composti di nitrobenzene nelle acque reflue, stabilendo che la concentrazione massima consentita nello scarico è: 2,0 mg/L per il primo livello, 2,5 mg/L per il secondo livello, e 3,0 mg/L per il terzo livello.

Secondo le statistiche, ogni anno in tutto il mondo vengono scaricate nell'ambiente circa 30,000 tonnellate di composti nitrobenzenici. Inoltre, con il continuo sviluppo della moderna industria chimica, la domanda di tali composti mostra una chiara tendenza al rialzo, tra cui la domanda globale di nitrobenzene cresce ad un tasso annuo del 3,1%. Aumenteranno anche i tipi e le quantità di tali composti che entrano nell’ambiente attraverso vari canali e l’inquinamento ambientale diventerà sempre più grave, minacciando direttamente la salute umana.

Il nitrobenzene è un liquido oleoso giallo chiaro, tossico, trasparente con un sapore di mandorla amara. La sua formula molecolare è C6H5NO2, la sua densità è 1,2 g/cm3, il suo punto di ebollizione è 210,8 gradi, il suo punto di fusione è -5,7 gradi, è difficile da sciogliere in acqua, ma è facilmente solubile nella maggior parte dei prodotti organici solventi come benzene, etere ed etanolo. In condizioni di alta temperatura e calore elevato, si verificheranno combustione ed esplosione e può reagire violentemente con HNO3. Il gruppo nitro nel nitrobenzene ha una forte capacità di assorbire gli elettroni, il che riduce la densità della nuvola di elettroni sull'anello benzenico, rendendo il nitrobenzene estremamente stabile.

I composti del nitrobenzene (nitrofenolo, nitrobenzene, nitrobenzene, clorobenzene e idrocarburi polinitroaromatici) sono intermedi organici di base estremamente importanti nei processi di sintesi chimica. Sono ampiamente utilizzati nelle industrie della chimica fine, tessile, della stampa e della tintura.

Le caratteristiche delle acque reflue nitrobenzeniche sono: il nitrobenzene è insolubile in acqua e ha una densità maggiore dell'acqua. Dopo essere entrato nel corpo idrico, affonderà sul fondo dell'acqua e rimarrà invariato per lungo tempo, quindi l'inquinamento idrico causato durerà per un tempo considerevole; la maggior parte delle acque reflue di nitrobenzene viene scaricata in modo intermittente e anche la concentrazione di nitrobenzene scaricato da diversi processi di produzione è diversa.

Allo stesso tempo, la quantità di acque reflue varia anche a seconda della scala di produzione, da poche tonnellate a diverse migliaia di tonnellate; nel processo di produzione del nitrobenzene, a causa delle fluttuazioni delle condizioni operative come temperatura, pressione, pH e deviazione della quantità di alimentazione, verranno prodotti sottoprodotti come il dinitrobenzene che entreranno nelle acque reflue del nitrobenzene, rendendo più difficile il trattamento delle acque reflue del nitrobenzene; nel processo di produzione di nitrobenzene e anilina è necessario aggiungere una grande quantità di HCl, H2SO4, NaOH e catalizzatori metallici come Cu, Fe, Al e additivi organici.

A causa della reazione incompleta e del trascinamento del prodotto, le acque reflue di nitrobenzene contengono ioni di metalli pesanti e alcune sostanze organiche complesse. Allo stesso tempo, a causa della deviazione di acidi e alcali, il pH delle acque reflue fluttua in modo irregolare in un ampio intervallo, rendendo più difficile il trattamento delle acque reflue.

Il TNT è una polvere gialla o scagliosa altamente esplosiva, difficile da sciogliere in acqua e può essere utilizzata per la sabbiatura subacquea. Grazie alla sua grande potenza, viene spesso utilizzato come detonatore secondario. Il TNT si ottiene mediante nitrazione e raffinazione del toluene con acido nitrico e acido solforico. Dopo la nitrazione del toluene, vengono scaricate una grande quantità di acidi di scarto e di acqua acida (nota anche come acqua gialla) e dopo la raffinazione vengono prodotte acque reflue alcaline (note anche come acqua rossa).

Le caratteristiche delle acque reflue TNT sono: composizione complessa, proprietà chimiche stabili e le sostanze contenute sono generalmente materia organica ad alta concentrazione difficile da degradare, che è molto dannosa; la maggior parte degli inquinanti sono acutamente tossici, che possono causare avvelenamento acuto o cronico di esseri umani e mammiferi e possono penetrare nel suolo e nei corpi idrici e sono difficili da degradare da parte dei microrganismi generali.

Il DNT è un importante intermedio per molti prodotti chimici e un intermedio necessario per la fabbricazione di esplosivi TNT. Le acque reflue DNT sono acque reflue organiche alcaline prodotte durante la preparazione, la raffinazione e il lavaggio del DNT. Le caratteristiche delle acque reflue DNT sono: composizione estremamente complessa, i nitro composti contenuti nelle acque reflue hanno strutture stabili, sono cancerogeni e biologicamente tossici e sono facili da produrre altri intermedi più tossici durante il processo di degradazione.

In linea di principio, l'attuale tecnologia per il trattamento delle acque reflue nitrobenzeniche può essere suddivisa in processo di separazione e processo di conversione.

Il processo di separazione consiste nel separare gli inquinanti dalle acque reflue attraverso la gravità, la forza centripeta, ecc. Generalmente, le proprietà chimiche degli inquinanti non vengono modificate durante il processo di separazione; i processi di separazione comunemente usati includono adsorbimento, strippaggio, estrazione, coagulazione e precipitazione, separazione su membrana e distillazione;

Il processo di conversione consiste nel modificare la natura chimica degli inquinanti attraverso l'azione chimica o microbica, convertendoli in sostanze non tossiche o riducendone la tossicità per soddisfare gli standard sulle emissioni. I processi di conversione comuni includono: ossidazione micromotore, ossidazione Fenton, ossidazione fotocatalitica, metodo biologico, ossidazione catalitica elettrochimica, ecc.