Нитробензен-TNT/DNT Приложение за пречистване на отпадъчни води

Нитробензеновите съединения (като нитроанилин, нитробензен, нитрохлоробензен и полинитроароматни въглеводороди и др.) са едни от важните основни химически суровини. Те се използват широко в индустриалното производство като багрила, лекарства, химикали, експлозиви, пестициди и органичен синтез и са най-добрите в химическата промишленост. Следователно голям брой нитробензенови съединения са влезли в живота на хората. Те имат стабилни структури, не се разграждат и трансформират лесно, многобройни са и сложни и са много токсични за организмите. Обикновено такива съединения са силно токсични и силно канцерогенни вещества и тяхната токсичност обикновено е 20 до 30 пъти по-висока от тази на други съединения.

Поради многото им разновидности и различни производствени размери досега повечето производствени процеси са сравнително изостанали, добивът не е висок, страничните реакции са сложни и особено заустваните производствени отпадъчни води сериозно замърсяват околната среда. Директното изхвърляне на отпадъчни води от нитробензен ще доведе до масово присъствие на такива съединения във водата и почвата, причинявайки сериозни проблеми със замърсяването на околната среда. Поради това държавата има строги стандарти за контрол на концентрацията на нитробензенови съединения в отпадъчните води, като се посочва, че максимално допустимата концентрация за изхвърляне е: 2.0 mg/L за първо ниво, 2,5 mg/L за второ ниво, и 3.0 mg/L за третото ниво.

Според статистиката около 30 000 тона нитробензенови съединения се изхвърлят в околната среда всяка година по света. Освен това, с непрекъснатото развитие на съвременната химическа индустрия, търсенето на такива съединения показва ясна възходяща тенденция, сред която глобалното търсене на нитробензен нараства с годишен темп от 3,1%. Видовете и количествата на такива съединения, постъпващи в околната среда по различни канали, също ще се увеличават, а замърсяването на околната среда ще става все по-сериозно, пряко застрашаващо човешкото здраве.

Нитробензенът е светложълта, токсична, прозрачна маслена течност с вкус на горчив бадем. Молекулната му формула е C6H5NO2, плътността му е 1,2 g/cm3, точката на кипене е 210,8 градуса, точката на топене е -5.7 градуса, трудно се разтваря във вода, но е лесно разтворим в повечето органични разтворители като бензен, етер и етанол. При условия на висока температура и висока температура ще възникне изгаряне и експлозия и може да реагира бурно с HNO3. Нитро групата в нитробензена има силна способност да абсорбира електрони, което намалява плътността на електронния облак върху бензеновия пръстен, което прави нитробензена изключително стабилен.

Нитробензеновите съединения (нитрофенол, нитробензен, нитробензен, хлоробензен и полинитроароматни въглеводороди) са изключително важни основни органични междинни продукти в процесите на химичен синтез. Те се използват широко в производството на фини химикали, текстил, печат и боядисване.

Характеристиките на нитробензолните отпадъчни води са: нитробензенът е неразтворим във вода и има по-голяма плътност от водата. След като влезе във водния обект, той ще потъне на дъното на водата и ще остане непроменен за дълго време, така че причиненото замърсяване на водата ще продължи значително време; повечето нитробензенови отпадъчни води се изхвърлят периодично и концентрацията на нитробензен, изхвърлен от различните производствени процеси, също е различна.

В същото време количеството отпадъчни води също варира в зависимост от мащаба на производството, като варира от няколко тона до няколко хиляди тона; в процеса на производство на нитробензен, поради колебания в работните условия като температура, налягане, рН и отклонение в количеството на захранването, ще се произвеждат странични продукти като динитробензен и ще навлязат в отпадъчните води от нитробензен, което прави третирането на отпадъчни води от нитробензен по-трудно; в производствения процес на нитробензен и анилин е необходимо да се добавят голямо количество HCl, H2SO4, NaOH и метални катализатори като Cu, Fe, Al и органични добавки.

Поради непълна реакция и пренасяне на продукта, отпадъчните води от нитробензен съдържат йони на тежки метали и някои сложни органични вещества. В същото време, поради отклонението на киселината и основата, pH на отпадъчните води се колебае неравномерно в широк диапазон, което прави пречистването на отпадъчните води по-трудно.

TNT е силно експлозивен, жълт прах или люспи, трудно се разтваря във вода и може да се използва за подводно взривяване. Поради голямата си мощност често се използва като вторичен детонатор. TNT се получава чрез нитриране и рафиниране на толуен с азотна киселина и сярна киселина. След нитриране на толуен се изхвърля голямо количество отпадъчна киселина и кисела вода (известна също като жълта вода), а след рафиниране се получават алкални отпадъчни води (известни също като червена вода).

Характеристиките на TNT отпадъчните води са: сложен състав, стабилни химични свойства, а съдържащите се вещества обикновено са висококонцентрирани трудно разградими органични вещества, които са много вредни; повечето замърсители са силно токсични, които могат да причинят остро или хронично отравяне на хора и бозайници и могат да проникнат в почвата и водните тела и трудно се разграждат от общите микроорганизми.

DNT е важен междинен продукт за много химически продукти и необходим междинен продукт за производството на TNT експлозиви. DNT отпадъчните води са алкални органични отпадъчни води, получени по време на подготовката и рафинирането и измиването на DNT. Характеристиките на DNT отпадъчните води са: изключително сложен състав, нитросъединенията, съдържащи се в отпадъчните води, имат стабилни структури, са канцерогенни и биологично токсични и лесно произвеждат други по-токсични междинни продукти по време на процеса на разграждане.

По принцип настоящата технология за третиране на отпадъчни води от нитробензен може да бъде разделена на процес на разделяне и процес на преобразуване.

Процесът на разделяне е за отделяне на замърсителите от отпадъчните води чрез гравитация, центростремителна сила и т.н. Като цяло химичните свойства на замърсителите не се променят по време на процеса на разделяне; често използваните процеси на разделяне включват адсорбция, дестилация, екстракция, коагулация и утаяване, мембранно разделяне и дестилация;

Процесът на преобразуване е да се промени химическата природа на замърсителите чрез химическо или микробно действие, превръщайки ги в нетоксични вещества или намалявайки тяхната токсичност, за да отговарят на стандартите за емисии. Обичайните процеси на преобразуване включват: микромоторно окисление, окисление на Fenton, фотокаталитично окисление, биологичен метод, електрохимично каталитично окисление и др.