導(dǎo)語：火炸藥廢水處理研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:火炸藥廢水中含有大量有毒有害物質(zhì)，如果直接排放會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，火炸藥廢水是國家重點(diǎn)整治的污染源。介紹了幾種主要的火炸藥廢水處理技術(shù)，討論各種不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)和目前這類方法存在的問題和解決途徑。

關(guān)鍵詞:火炸藥，廢水處理，光催化，環(huán)境保護(hù)

火炸藥作為一種重要的化學(xué)能源物質(zhì)，因其具有能量密度高、瞬間功率大等特點(diǎn)，不僅廣泛用于軍事領(lǐng)域，而且在工農(nóng)業(yè)的建設(shè)以及生產(chǎn)上也有著廣泛的用途?；鹫ㄋ帪橛卸居泻ξ镔|(zhì)，不論是新型火炸藥的合成與試制過程，還是定型火炸藥的批量生產(chǎn)過程都會產(chǎn)生相應(yīng)的火炸藥廢水污染物，其中含有大量的有毒有害物質(zhì)，包括硝化甘油以及疊氮硝銨等污染物質(zhì)，其含能高、爆炸性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很難被一般微生物所降解，如果直接排入環(huán)境會嚴(yán)重的威脅生態(tài)平衡以及人類的健康和生存［1］。在過去的火炸藥生產(chǎn)及使用過程中，許多國際及地區(qū)遭受到火炸藥工業(yè)廢水污染造成巨大損失。就在第一次世界大戰(zhàn)期間，梯恩梯（TNT）生產(chǎn)以及裝藥過程中，中毒人數(shù)達(dá)2．4萬人左右，死亡數(shù)百人。所以對火炸藥廢水進(jìn)行有效的處理是軍民各界必須重點(diǎn)考慮的問題之一，也是火炸藥生產(chǎn)與應(yīng)用的必要前提之一［2］。20世紀(jì)以來，世界上應(yīng)用與研究最為廣泛的火炸藥物質(zhì)主要有梯恩梯（TNT）、地恩梯（DNT）、黑索金（RDX）、奧克托今（HMX）和CL－20等?，F(xiàn)階段，火炸藥廢水根據(jù)所用的火炸藥原料的不同可以分為TNT生產(chǎn)廢水、TNT包裝裝藥廢水、RDX廢水、HMX廢水、太安廢水、DNT廢水以及混和火炸藥廢水等，其主要成分如表1所示。本研究就近些年國內(nèi)外火炸藥廢水處理的現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，為今后火炸藥廢水的處理提供一定參考。

1火炸藥廢水處理方法

1．1物理方法

火炸藥廢水的物理處理方法主要有物理吸附法、焚燒法、萃取法、蒸發(fā)法膜分離法以及反滲透法。1．1．1物理吸附法該方法原理是利用多孔性物質(zhì)，例如活性炭、黃油煤、分子篩以及吸附樹脂等吸附性材料將火炸藥廢水中的有毒物質(zhì)吸附到材料表面，并將吸附材料與廢水進(jìn)行分離從而實(shí)現(xiàn)去除廢水中的有毒物質(zhì)［6－8］。國外研究結(jié)果已經(jīng)證明［9－10］，利用顆粒活性炭材料（GAC）作為吸附材料對火炸藥廢水中的TNT、DNT進(jìn)行吸附處理是完全可行的。Marinovi＇c等［11］系統(tǒng)的研究了不同實(shí)驗(yàn)條件下GAC對TNT廢水吸附系數(shù)的動力學(xué)參數(shù)；湖南省南嶺化工廠也同樣采用GAC吸附TNT廢水中的污染物質(zhì)，都取得了較為顯著的效果。Vander等［12］對含有GAC－厭氧流化床接活性污泥處理工藝去除火炸藥廢水中的TNT污染物，其TNT去除率高達(dá)73％。美國依華阿（IOWA）陸軍彈藥廠采用GAC吸附法處理含有TNT－RDX成分的混合廢水，達(dá)到了較為理想的去除效果。范廣裕等［13－14］采用磺化煤、樹脂材料作為吸附材料對含有TNT成分的廢水進(jìn)行吸附去除，其去除結(jié)果滿足了當(dāng)時關(guān)于火炸藥廢水污染物排放的國家標(biāo)準(zhǔn)。劉國偉［15］采用GAC吸附法對TNT含量為（80～150）mg／L的火炸藥進(jìn)行吸附處理，去除率可達(dá)96％，出水TNT濃度低于3mg／L。1．1．2焚燒法焚燒法主要用于高濃度有機(jī)廢水的處理，其實(shí)質(zhì)是對廢水進(jìn)行高溫空氣氧化，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等小分子。焚燒法對有機(jī)物要求濃度在100g／L以上，且需要蒸發(fā)濃縮設(shè)備以及焚燒爐。但是由于實(shí)際廢水的組成較為復(fù)雜，焚燒后可能會產(chǎn)生硫化物等有毒氣體進(jìn)而導(dǎo)致二次污染。1．1．3萃取法在火炸藥廢水中加入適當(dāng)萃取劑，由于廢水中污染物對水及萃取劑的溶劑度不同而進(jìn)行分離，達(dá)到去除污染物的目的。研究發(fā)現(xiàn)，在濃度較高的火炸藥廢水中，可以采用萃取法進(jìn)行去除。Williford等［16］通過選擇合適的萃取劑，對含有硝基化合物的火炸藥廢水進(jìn)行萃取除污，其去除率可達(dá)90％以上。雖然物理方法處理火炸藥廢水中的污染物質(zhì)具有原理簡單、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，但其存在著諸多的不足。如活性炭吸附法吸附污染物質(zhì)后，其活性炭的再生較為困難，焚燒法又存在著安全隱患以及產(chǎn)生的廢氣、廢渣等二次污染等問題。因此單獨(dú)使用物理方法并不能高效安全的處理火炸藥廢水中污染物質(zhì)。

1．2生物降解法

生物降解法是火炸藥廢水通過微生物的代謝作用，將其中的各類有機(jī)物質(zhì)降解為較為穩(wěn)定的物質(zhì)。艾翠玲［4］對含RDX混合炸藥廢水進(jìn)行連續(xù)厭氧生物處理，在一定條件下，RDX降解率達(dá)90％以上。生物降解技術(shù)雖然操作安全、運(yùn)行成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)污染物質(zhì)的基本礦化，但是微生物耐受污染物濃度較低、降解速率較慢以及特效菌種篩選與培養(yǎng)都存在著較大的困難，因此并沒有得到廣泛實(shí)施。1．3化學(xué)方法化學(xué)方法主要是通過氧化的方法來降解火炸藥廢水中的有害物質(zhì)，其主要包括濕式空氣氧化法（WAO）、Fenton試劑法［17］、光催化氧化法以及臭氧（紫外、雙氧水）氧化法［5］等。1．3．1WAO一般是高溫（150～300℃）、高壓（5～20MPa）下，在液相中用氧氣或者空氣作為氧化劑，降解火炸藥廢水中的有機(jī)物。WAO最初主要用來處理高濃度、有毒和有害物質(zhì)。據(jù)報道，用該方法處理TNT紅水以及雙基火藥時，在340℃及14．8MPa情況下，火炸藥去除率為96％～99％。1．3．2Fenton試劑氧化法Fenton試劑氧化法是以亞鐵鹽和過氧化物為催化劑，當(dāng)pH值足夠低時，F(xiàn)e2＋和H2O2結(jié)合為Fenton試劑，過氧化氫會分解產(chǎn)生羥基自由基，從而引發(fā)氧化還原反應(yīng)。Bier等［18］采用Fenton氧化法處理炸藥廢水，并應(yīng)用同位素跟蹤技術(shù)進(jìn)行檢測，24h后幾乎全部降解。1．3．3光催化氧化法光催化氧化法是近二十年才發(fā)展起來的污水處理技術(shù)，其不僅可以處理各種廢水，而且完全性好，無需根據(jù)火炸藥廢水中成分的不同做根本性的調(diào)整。光催化過程會產(chǎn)生羥基自由基強(qiáng)氧化劑，能將有害的有機(jī)物質(zhì)直接礦化，對環(huán)境無任何危害，是處理有毒有機(jī)廢水最有前途的方法之一。光催化氧化法是在傳統(tǒng)的濕式氧化處理工藝中，加入適宜的催化劑以提高氧化分解能力。杜仕國等［19］將TiO2負(fù)載在活性炭（AC）上制備AC／TiO2復(fù)合型光催化劑，降解火炸藥廢水中的污染物，降解率可達(dá)80％以上。然而，現(xiàn)階段TiO2光催化降解火炸藥廢水并沒有被廣泛應(yīng)用，依然存在著急需克服的問題，如成本問題、回收再利用問題以及光催化過程中太陽光的利用率較低等問題。針對以上問題，各國學(xué)者也對其進(jìn)行了諸多的研究。由于AC具有超高的比表面積（＞1000m2／g），AC／TiO2大大的增加了TiO2與污染物接觸的比表面積，提高TiO2光催化劑整體活性位點(diǎn)的利用率。除此之外，AC對污染物有著超強(qiáng)的吸附作用，加速污染物附著于催化劑表面進(jìn)而提高光催化效率。研究表明，摻雜陰離子、陽離子以及單質(zhì)金屬原子能有效的提高TiO2在光催化過程中太陽光的利用率。研究表明：納米銀的摻雜能將TiO2吸收峰從紫外向可見光波段方向移動。起初隨著銀原子濃度的增加TiO2光催化效率增加，直至達(dá)到某一定值后，隨著銀原子濃度的增加光催化效率降低。Pore等［20］利用原子層沉積（ALD）技術(shù)制備納米級TiO2光催化劑，充分利用了納米TiO2的小尺寸效應(yīng)，降低了光生空穴與載流子的復(fù)合進(jìn)而提高光催化效率。1．3．4臭氧（紫外、雙氧水）氧化法由于臭氧具有較強(qiáng)的氧化性，因此可用于降解火炸藥廢水中的污染物質(zhì)。單獨(dú)使用臭氧對火炸藥廢水進(jìn)行降解，其降解后廢水依舊不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，通過臭氧和紫外或雙氧水的有效組合，能有效的提高火炸藥廢水中污染物的降解率并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。Bose等［21］利用臭氧與紫外以及臭氧與雙氧水對RDX廢水進(jìn)行降解，其降解率能達(dá)到100％，但同時也會有難以降解的副產(chǎn)物產(chǎn)生而造成降解不完全。自1972年，F(xiàn)ujishima等［22］發(fā)現(xiàn)TiO2電極的光解水特性以來，研究人員在化學(xué)、物理以及化工方向展開了TiO2多相催化的廣泛研究。起初，關(guān)于TiO2的研究主要集中在能源存儲及能源的再利用［23－24］，現(xiàn)階段，大量研究是關(guān)于如何有效的使用TiO2降解有機(jī)污染物［25－26］。TiO2作為一種半導(dǎo)體，在發(fā)生光催化反應(yīng)的過程中，光生電子在導(dǎo)帶發(fā)生還原反應(yīng)與光生空穴在價帶發(fā)生的氧化反應(yīng)同時發(fā)生［27］。綜上所述，各類化學(xué)方法都能有效的降解火炸藥廢水，其中光催化降解火炸藥廢水不僅高效節(jié)能，同時無二次污染，因此光催化降解火炸藥廢水是今后火炸藥廢水降解研究的主要方向。

2結(jié)語與展望

化學(xué)方法與其他方法相比，方法多樣而且有較大的改進(jìn)空間，尤其是光催化降解有機(jī)污染物，通過有效的改善光催化工藝能實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的降解有機(jī)污染物。光催化降解火炸藥廢水是最有望成為今后現(xiàn)代化高效、低能耗降解火炸藥廢水污染物的處理方法?？赏ㄟ^適當(dāng)?shù)膿诫s改性、充分利用納米材料的小尺寸效應(yīng)以及充分利用自然光實(shí)現(xiàn)對火炸藥廢水污染物的降解。當(dāng)然，若想從根本上控制火炸藥廢水的污染，還需從源頭抓起，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，發(fā)展綠色科學(xué)，嚴(yán)格控制污染物的排放。

作者:田杰 譚彪 劉亞東 宋新潮 馮國軍 方浩 單位:西安近代化學(xué)研究所

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