吸附法处理DDNP废水的关键技术探析

＊刘德刚

（四川省宜宾威力化工有限责任公司 四川 644600）

工业雷管在工业生产活动中应用最为广泛的是DDNP二硝基重氮酚，在开展生产与制造的过程所涵盖的原材料包括苦味酸、硫化钠以及亚硝酸钠等基础材料[1]，并且再生产活动中会产生较多的废水，如果没有对废水进行深加工和科学化处理将会对生态环境产生不可逆的破坏，一度影响生物的健康。对此国家相关的行政单位以及指导意见中明确指出，在开展废水处理的过程中要严格执行《兵器工业水污染排放标准火工药剂》（GB14470.2）的标准工艺流程进行处理，使其能够最大限度的降低由于废水所产生的自然伤害。本文依据国家标准和企业生产要求，结合着样品深度分析了DDNP废水的来源及成分，其次探讨了DDNP废水的处理方式，依据低成本、高效率的业务要求给出了吸附法处理废水的工艺流程，实现了高效、低成本的生产。

1.DDNP废水的来源及成分

DDNP废水中的有害物质主要来自还原废水，在进行废水还原的过程里，有害物质主要涵盖硫代化物、硝基化合物以及各类含钠成分，不同等级的废水具有不同pH值，同时重氮废水也会含有一定量的DDNP成分，这些废旧物质均会对自然环境与自然生态产生一定的影响[2]。而在对废水进行不断的洗涤过程中，化合物具有较好的溶解性，能够充分的过滤和溶解污染物杂质。其中DDNP废水中所含有的污染化学成分如表1所示。

表1 DDNP废水的化学成分（数据来源：生产线样品自测）

在工业生产活动中，物质主要是以废水的形式进行排 放[3]，因此要强化废水污水的成分处理和综合管理，在显著降低排放连的基础上，同时保护生态环境。

2.DDNP废水的处理方式

(1)化学处理法

①电化学法

电化学方法是处理污水的重要方法之一，通过微电池的充分电解，对废水中的铁屑以及碳颗粒进行充分的收集，并且实现了废物物质的深度融合，最后将混合物质掺混到污水当中，依据铁碳自身具有的电极差异来综合形成电解液，最终将其作为原电池来进行使用[4]。整个电解质溶液中，铁屑可以作为电极的负极，而碳粒本身可以作为电极的正极来使用。通过大量的实验调研能够显著看出，由于废水中的酸碱融合效应，DDNP中的废水pH值能够达到3左右，同时在废水中逐渐的加入3g/L氯化铁，也能够显著促进电化学反应效率的提升。在进行流体控制的过程中，可以将速度控制在 2L/min，受到流体流动速度的影响，铁屑和焦炭之间将会产生极为显著的融合状态，在可视化的形式上展现为玻璃柱的形式，最终进行过滤处理（处理的过程中使用石灰石进行pH调节），此时废水的pH值达到8以上，最终经过溶液的充分融合再次进行过滤处理[5]。在进行过滤水的质检过程中，废水的成本检验要严格参照国家制定的废水规范进行，完成所有成分的检验后才能最终进行排放。通过电化学法对DDNP进行废水处理之后，能够起到很好的污染物成分处理的效果。但是在实际的应用过程中，电池的形成会在负极上产生较为严重的腐蚀现象，甚至是会出现硝基物产生大量还原的现象，并且废水处理的过程中会消耗大量的电力，使得整体的污水处理成本加大。

②Fenton试剂氧化法

Fenton试剂主要是由过氧化氢以及铁离子而构成的氧化体系，在铁离子的催化作用下，双氧水能够产生较好的活泼性羟基，并且直接引发自由链基效应，进而显著加快了化学反应的氧化进度[6]。在采用Fenton试剂对工业废水处理的过程中，需要注意的是液体中的pH值应该调节在5左右，同时在废水体系中持续加入3g/L的预处理废水，并取得上清液之后再加入催化剂0.5～0.8g/L的FeSO4，在室温的反应环境下反应24h，最终在不断加入石灰石的情况下调节溶液的pH值为中性。整个体系在常温环境下能够去除废水中90%以上的CODcr，并且处理的废水能够接近《污水综合排放标准》的二级标准。但是过多的化学处理显著增加了污水处理的成本，方法的性价比不高。

(2)物化处理法

吸附处理废水主要是通过吸收剂和吸附剂的形式对废水进行综合处理的过程，其方法要义上涵盖物理吸附、化学吸附以及交换吸附等形式[7]，最终达到综合去除污染物的目的。在不断吸附循环的过程中，达到饱和的吸附剂还可以和适当的溶剂进行再生，因此循环使用是应用吸附剂的一个重要特点。目前在实际的工业生产应用中，常用的固体吸附剂主要有粉煤灰、活性炭等。国内的部分厂家主要采用明矾絮凝剂的形式来对废水进行综合处理，通过三级串联的形式综合吸附处理废水，也能够将硝基化合物浓度控制在2mg/L以下，最终处理后的废水能够达到排放标准[8]。此种方法过滤效度好，应用便捷，在市场化具有较好的应用效果，同时这也是本文探讨的重点。

(3)生化处理法

生化处理法的关键核心是采用微生物对废水进行综合处理，微生物本身具有新陈代谢的作用，其关键核心是将有机化合物转变为无机化合物，能够将DDNP中的废水有害物质在生化处理的过程中转变为无害物质，保证废水中的性能指标处于较为稳定的状态，不会出现有害反应[9]。同时微生物自身有较强的繁殖能力，在任何恶劣的环境下都能够产生较强的适应性，并且微生物的生产活动还能够通过人工培育的形式进行培植，并且在一定浓度下对微生物进行驯化处理。但是目前在一线的微生物处理中，还没有直接培养出能够单独降解DDNP的生物物种，同时也没有开发出处理此类废渣和污泥的方法，虽然生物法具有较高的处理效率，但是受制于条件限制，生物的活动条件研究以及规律研究将会是未来的研究重点。

(4)蒸发浓缩焚烧法

利用锅炉等发热元器件的烟气来直接浓缩处理DDNP废水，能够有效解决废水色度以及硫化物的污染，同时还显著降低烟气的排放浓度，在开展应用的过程中，首先在DDNP废水中加入适量的无机盐和混凝土试剂，使其能够同水中的杂质一同沉降下来，然后将澄清后的废水经过过滤处理后，结合着水—水换热器将回水温度加热到70℃左右，使其作为蒸发的基础条件。同时通过此种工艺来综合处理废水，基本能够达到零排放的效果，在降低水溶液浓度的同时，也大幅度的降低了烟尘排放的浓度，显著提升了经济环保效益水平。

3.活性炭吸附处理的原理及流程

(1)活性炭吸附的基本原理

通过吸附法处理工业废水，其吸附过程主要发生在液-固两相的交界位置上，通过吸附剂本身的表面张力产生吸附作用，实现废水的过滤操作。由于活性炭自身具有较强的松散的多孔结构，因此在溶液处理中具有较大的比表面积，其中每克活性炭中的总表面积为500～1000m2，而吸附过程的开展就是废水中污染物物质在表面张力场的作用下，将废弃物质从废水中转移到表面的结果。

(2)吸附法处理废水的工艺流程

在整个废水处理的过程中，硫化煤以及活性炭起到关键性的作用，在物理吸附的过程中，活性炭主要起到吸附剂的作用，因此系统中对于活性炭的选型至关重要。采用吸附法来处理废水的工艺流程如图1所示。

图1 吸附法处理废水工艺流程图

(3)活性炭吸附的因素及选型

吸附活动开展建设的过程中，主要受到废水、污染物质以及吸附剂的多重因素的影响，因此吸附过程是属于不同相之间的传质过程，其整个作用机理较为复杂，同时影响吸附过程的因素也较多，总体来说主要涵盖三方面的因素，一是吸附剂的性质，二是污染物的性质，三是吸附过程的条件。

①吸附剂的性质

活性炭是开展吸附处理过程中，DDNP废水处理的关键吸附剂，其吸附效果完全取决于材料的吸附特性，主要涵盖材料表面积、材料空隙结构以及材料的孔径分布情况等。

A.吸附性

材料的吸附性效果主要以材料的吸附率指标来进行表示，在废水浓度低于60mg/L时，能够使得活性炭在长时间的应用中处于良好的工作状态，随着吸附时间的逐渐延长，吸附效果和吸附率也会随之下降，最终完全丧失吸附能力。

B.活性炭材料的比表面积越大，则对吸附污染物物质的容量也就越大，比表面积与活性炭颗粒的大小息息相关，粒径越小则对吸附过程越为有利，但是也要清晰的看到颗粒如果太小则床层的阻力也会随之增加，在整个处理过程中所引起的能量消耗也就越大。

C.材料的孔隙结构以及孔径的分布情况，参照着半径的大小可以将活性炭分为三种类型，第一种为大孔径的活性炭，其半径的分布区间主要集中在0.1～10μm之间，第二种为过渡孔隙活性炭，其半径主要在0.002～0.1μm之间，第三种小孔径的活性炭孔径主要集中在0.002μm左右。不同种来源的活性炭其孔径分布不尽相同，一般情况下采用的都是过渡型空隙结构为主。

②废水中的污染物的性质

A.污染物的溶解度是影响污染处理效率的关键，如果溶解度越小，则越被容易吸附，其化学组成成分中的溶解度会随着分子量的增加而显著减小。

B.污染物极性的强弱。活性炭本身是一种极强的非极性吸附剂，因此可以实时的在极性溶剂当中吸附到非极性或者自身极性较小的物质。

C.污染物的组成情况。根据已有的实验工况能够显著看出，活性炭吸附过程中，单种溶质和混合溶质之间所产生的废水处理效果差异性较大，一般含有混合质的废水中，其穿透性能曲线要显著高于单种类型的废水，因此可以将还原废水以及重氮废水在进行充分的混合后再次吸入到吸附塔中，其处理效果将会得到显著好转。

③吸附条件

当处理工艺当中的废水所选择的吸附剂确定后，其吸附效果仅取决于吸附过程的操作条件，例如温度、时间以及废水的pH值等参数。

A.温度

根据已有的实验工况表明，当环境范围内的温度过低时，其污染物的溶解度显著降低，此时对于吸附工况来说极为有利。但是在实际的工作条件中，温度降低时废水的黏度会显著增加，这同时对于吸附过程来说是不利的，因此整个吸附过程通常是在常温的条件下进行的。

B.接触时间

吸附剂与被吸附溶质之间需要有一定的接触时间，进而保证吸附过程能够平稳并且充分的进行，对此一般限制废水的吸收塔吸收速率不能过快，也可以在设备层上适当的增加活性炭的厚度，进而间接的延长材料流体与活性炭之间的接触时间，保证接触能够充分的完全的运行。

C.废水的pH值

活性炭能够极好的吸收污水中的氢离子以及氢氧根离子，在基础实验工况下能够显著看出，在酸性的环境中采用活性炭吸附的形式能够产生极好的吸附效果，因此在采用活性炭进行吸附处理的过程中，要求DDNP的废水为酸性环境。

通过本文创新性的吸附处理架构，使得DDNP废水的处理效率得到极大的提升。传统的处理方法成本较高，但是采用吸附式的处理方法能够显著降低运行成本，实现了无机化、无害化的废物处理。

4.结语

通过分析能够显著看出，DDNP的废水来源渠道较多，如果直接将其排放到自然环境中将会造成极为严重的环境污染，并且打破了生态环境效益，因此需要采取多元化的污水处理方法对DDNP进行综合处理，从根本上来说，为了促进DDNP得到解决的关键核心是确保工艺的合理性，进而降低污染物的排放浓度，最终为人们的生活提供良好的生存空间。而活性炭吸附是目前开展污水和废水处理的关键技术之一，通过活性炭吸附能够深度处理DDNP生产废水的COD和色度，高质量的解决了DDNP所产生的环境污染问题，对此本文重点分析了DDNP废水的来源及成分，探讨了活性炭处理的流程和过程，为保障生态环境效益，提供高质量的废水处理提供了方法借鉴。