本發(fā)明涉及一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法。
背景技術(shù)：
1、喹啉作為一種典型的含氮雜環(huán)化合物，普遍存在于多種工業(yè)廢水中，如焦化廢水、制藥廢水和制漿造紙廢水、染料廢水、橡膠廢水、煤氣化廢水等。具有較強(qiáng)的致癌變、致突變、致畸變的特點(diǎn)，短時(shí)間暴露在喹啉蒸汽中，鼻腔、喉嚨、眼睛等會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害，并引發(fā)頭痛、頭暈、惡心等癥狀。而且喹啉的可生物降解性差，如若不妥善處理，排放到環(huán)境中，將會(huì)造成無(wú)法預(yù)期的危害。近些年來，有不少學(xué)者針對(duì)廢水中的喹啉去除技術(shù)進(jìn)行研究，目前應(yīng)用最廣泛的有物理法、生物法和高級(jí)氧化法等。其中亞臨界水氧化技術(shù)是一種新型、高效的有機(jī)廢水處理技術(shù)，它可以快速氧化有毒難降解有機(jī)物為co2和h2o，短時(shí)間內(nèi)就可以達(dá)到比較理想的去除效果，可以有效解決工業(yè)廢水處理中的難題。作為高級(jí)氧化工藝之一，亞臨界水氧化技術(shù)因其廣泛的應(yīng)用潛力和高效的處理能力而備受關(guān)注。
2、目前，已有研究采用超臨界水氧化技術(shù)處理喹啉，將其完全礦化為co2和h2o。然而，隨著全球工業(yè)迅速發(fā)展，co2、ch4等溫室氣體的排放量急劇上升，全球變暖導(dǎo)致氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到了嚴(yán)重影響，極端天氣頻繁發(fā)生，人類的生存環(huán)境正遭受嚴(yán)重威脅。當(dāng)前，眾多研究者正致力于探索有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為可再生能源的新技術(shù)，旨在緩解能源緊缺問題并減少對(duì)環(huán)境的影響。其中，甲酸是一種安全、便捷、儲(chǔ)氫量大的能源材料，工業(yè)上通常采用甲酸鈉法、甲醇羰基合成法、甲酰胺法等技術(shù)制備，但目前關(guān)于在亞臨界水氧化條件下將喹啉氧化降解制備甲酸的研究少見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，實(shí)現(xiàn)喹啉的高效降解并同步回收甲酸。
2、本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
3、一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，將含喹啉廢水和氧化劑加入高壓反應(yīng)器中，將高壓反應(yīng)器密閉，加熱至亞臨界狀態(tài)下進(jìn)行氧化反應(yīng)，將喹啉廢水高效降解氧化為甲酸，對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行精餾即可實(shí)現(xiàn)甲酸的回收。其中，含喹啉廢水的喹啉濃度為100～5000mg/l，反應(yīng)溫度為180℃～240℃，反應(yīng)時(shí)間為80min以內(nèi)。
4、進(jìn)一步地，所述氧化劑為h2o2或na2s2o4，氧化劑投料的氧化劑倍數(shù)為1～2，氧化劑倍數(shù)是指反應(yīng)中實(shí)際添加氧化劑的摩爾量與反應(yīng)理論上完全氧化所需氧化劑的摩爾量之比。所述反應(yīng)溫度是180-200℃，反應(yīng)壓力是1.00-1.55mpa，反應(yīng)時(shí)間是65-70min，氧化劑倍數(shù)是1.25-1.5。
5、進(jìn)一步地，所述氧化劑為空氣或氧氣，反應(yīng)過程的操作步驟是：預(yù)先將含喹啉廢水加入高壓反應(yīng)器中，通入氮?dú)馀艃舴磻?yīng)器內(nèi)空氣后，充入空氣或氧氣，將高壓反應(yīng)器密閉，加熱至亞臨界狀態(tài)下進(jìn)行氧化反應(yīng)，將喹啉廢水高效降解氧化為甲酸；其中，空氣充入的壓力是6-6.5mpa，氧氣充入的壓力是1-1.5mpa。所述反應(yīng)溫度是180-200℃，反應(yīng)時(shí)間是65-70min。
6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
7、(1)本發(fā)明既實(shí)現(xiàn)污染物喹啉降解，又避免將其完全轉(zhuǎn)化為co2，很好地將喹啉轉(zhuǎn)化為甲酸，在處理難降解有害有機(jī)物的同時(shí)得到可回收利用的甲酸，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化處理，符合可持續(xù)發(fā)展理念。
8、(2)本發(fā)明工藝操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度快，有機(jī)物降解率和甲酸產(chǎn)率均較高，且無(wú)需使用催化劑，為實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水中碳資源的回收提供了新思路。
1.一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，其特征在于，將含喹啉廢水和氧化劑加入高壓反應(yīng)器中，將高壓反應(yīng)器密閉，加熱至亞臨界狀態(tài)下進(jìn)行氧化反應(yīng)，將喹啉廢水高效降解氧化為甲酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，其特征在于，含喹啉廢水的喹啉濃度為100~5000?mg/l，反應(yīng)溫度為180℃~240℃，反應(yīng)時(shí)間為80?min以內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，其特征在于，所述氧化劑為h2o2或na2s2o4，氧化劑投料的氧化劑倍數(shù)為1~2，氧化劑倍數(shù)是指反應(yīng)中實(shí)際添加氧化劑的摩爾量與反應(yīng)理論上完全氧化所需氧化劑的摩爾量之比。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度是180-200℃，反應(yīng)壓力是1.00-1.55mpa，反應(yīng)時(shí)間是65-70min，氧化劑倍數(shù)是1.25-1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，其特征在于，所述氧化劑為空氣或氧氣，反應(yīng)過程的操作步驟是：預(yù)先將含喹啉廢水加入高壓反應(yīng)器中，通入氮?dú)馀艃舴磻?yīng)器內(nèi)空氣后，充入空氣或氧氣，將高壓反應(yīng)器密閉，加熱至亞臨界狀態(tài)下進(jìn)行氧化反應(yīng)，將喹啉廢水高效降解氧化為甲酸；其中，空氣充入的壓力是6-6.5mpa，氧氣充入的壓力是1-1.5mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種廢水中喹啉亞臨界水氧化制備甲酸的方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度是180-200℃，反應(yīng)時(shí)間是65-70min。