基本信息
- 项目名称：
- 实验室中硝基苯废水的无害化处理
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 硝基苯是普遍存在的难降解有机污染物,挥发性强,具有较强的致癌、致畸、致突变作用, 存储难度大。学校实验室产生的硝基苯，因单次数量较小，处理不规范而污染环境。本文通过还原铁粉在酸性条件下还原硝基苯生成苯胺，再利用盐酸处理苯胺得到盐酸苯胺。在减少环境污染的同时，得到了附加值较高的化工原料盐酸苯胺, 具有良好的经济效益和社会效益。
- 详细介绍：
- 硝基苯（Nitrobenzene，NB）是普遍存在的难降解有机污染物，挥发性强，是致癌、致畸、致突变的化学品，存储难度大。高校作为一个科研和教学单位，实验室产生的硝基苯，因单次数量较小，处理不规范而污染环境。尤其是日积月累造成的环境污染是十分严重的。以河北省某高校化学系为例，此系自1979年成立以来，实验室排放硝基苯不少于21678.3g，按我国《地表水环境质量标准》集中式生活饮水硝基苯排放标准，需1275194.1m³水稀释。本文通过还原铁粉在酸性条件下还原硝基苯生成苯胺，单次产率为56.67%，利用盐酸处理苯胺得到盐酸苯胺，产率为81.83%，实验总产率为46.37% 。该方法在减少环境污染的同时得到附加值较高的化工原料盐酸苯胺。每百克盐酸苯胺的价格要比硝基苯的价格高出196.64元。若前述高校将1979年至今实验室废水中硝基苯回收处理成盐酸苯胺，可节约购买盐酸苯胺的费用19835.06元。通过实验增强了学生的环保意识，激发了师生对实验废弃物处、管理的积极性和主动性，并在实验过程中培养了学生敢于质疑、创新的精神。本实验具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 硝基苯是一种高毒性物质，吸入大量蒸气或皮肤大量沾染，可引起急性中毒，挥发性强，有致癌、致畸、致突变的作用。在学生实验中，由于生成量较小，往往以就地处理为主，对环境污染较大，本项目研究“实验室中硝基苯废水的无害化处理”从而达到消除环境污染、变害为利的目的。
科学性、先进性及独特之处
- 1.本文通过还原铁粉在酸性条件下还原硝基苯生成苯胺，再利用盐酸处理苯胺得到盐酸苯胺，在减少环境污染的同时，得到了价格较高的化工原料盐酸苯胺, 具有良好的经济效益和社会效益。 2.本实验首次深入研究了高校实验室中硝基苯废水的无害化处理。
应用价值和现实意义
- 1.将本研究推广到相关学校和科研院所，从源头上解决实验室产生的硝基苯对环境的污染问题。 2.实验得到了附加值较高的化工原料盐酸苯胺，具有良好的经济效益。 3.本实验培养大学生的环保意识。具有良好的教育意义。
学术论文摘要
- 1. 环境中的硝基苯可通过吸入、皮肤接触与口腔接触等途径直接进入生物体内 [4]。[4] WHO. Environmental Health Criteria 230[M]. 2003. 2. 由于硝基苯具有化学性质稳定、高毒性、“三致”作用、难生物降解及环境积累趋势等特点，因此，硝基苯已被列为严格控制的环境污染物[6]。[6]Hankenson K, Schaeffer D J, Microfox assay of trinitrotofuene diaminonitrotofuene and dinitromenthylanifine mixture [J], Environmental Contamination Toxicology, 1991, 461(4): 550-553 3.我国《地表水环境质量标准》（ＧＢ 3838-2002）中，集中式生活饮用水地表水源地特定项目限值硝基苯为0.017mg/L[18]。[18] GB 3838- 2002 中华人民共和国地表水环境质量标准[S]，2002.
获奖情况
- 作品未在任何机构举行的会议上或报刊上发表
鉴定结果
- 情况属实
参考文献
- [1]Hartter D R. The use and importance of nitroaromatic chemicals in the chemical industry [C]// Toxicity of nitroaromatic compounds. Washington, D C: Hemisphere, 1985:1-3 [2]Rosenblatt D H, Burrows E P, Mitchell W R. et al. Parmer. Organic explosives and related compounds [C]// The handbook of Environmental Chemistry- Anthropogenic Compounds. Berlin: Spinger Verlag, 1991:195-237 [7] 李天鹏.硝基苯废水处理技术研究进展，环境科学与技术，2010年6月，第33卷 第6E期 [10]卢毅明，吴德礼，马鲁铭.硝基苯废水治理的最新研究进展.环境科学与管理.2006年9月.第31卷第6期 [14] Rajagopal C. Kapoor J C. Development of adsorptive removal process for treatment of explosives contaminated wastwater using activated carbon [J]. Journal of Hazardous Materials, 2001, 87 (1-3); 73-78 [15] He Z Q, Spain J C. Studies of the catabolic pathway of degradation of nitrobenzene by pseudomonas pseudoalcaligenes J S 45; removal of the amine group form 22 aminonuconic semialdejyde [J]. Applied Environmental Microbiology, 1997, 63(12); 4839-4843
同类课题研究水平概述
- 近些年,工业硝基苯废水处理技术的发展缓解了硝基苯对环境的污染。但是目前还未出现具有显著经济和环境优势的突破性技术。现行的硝基苯的工业处理手段主要有直接排放法和汽提法, 直接排放法污染环境,汽提法可使硝基苯的含量下降到200mg/L , 但各项指标均不能达到国家规定的排放标准。国内对硝基苯的处理方法包括物理法, 化学氧化法和生物降解法。以吸附法和萃取法为代表的物理法工艺流程相对较简单,投资和运行成本也不高,可作为化学氧化法和生物降解法的预处理手段,但对如何防止被分离出来的化学物质的二次污染等问题还需要进行进一步研究。化学氧化法的处理成本相对较高,尤其是被认为具有良好发展前景的SCWO技术,其装置需要承受高温、高压和强腐蚀,在国内实现工业化尚需时日。生物降解法虽然环境安全性高、运行成本低,但因硝基苯的生物毒性较强,通常需预处理后方可采用此法处理。当前,生物技术在治理和防治环境污染方面起到了相当重要的作用,但单一应用该技术解决硝基苯污染问题,仍存在许多实际困难,如何提高硝基苯废水的可生化性是解决这一问题的关键。硝基苯废水处理技术近期的发展可能将更多地取决于现有处理技术的综合应用。
