炸药废水处理技术发展

炸药废水处理技术发展

（文献综述）

环境科学侯翔1014210220

摘要：

目前世界上最主要的三种炸药是TNT、RDX（黑索今)、HMX(奥克托今)，其中以TNT产量最高。炸药生产废水中的主要污染物是TNT, RDX, HMX, 以及制造TNT的中间产物，炸药废水极易污染水源，同时，炸药废水中含有的硝基化合物也极易在土壤中积存造成对土壤污染。因此, 对炸药废水的处理研究有很大的重要性和必要性。目前对炸药废水的处理方法包括化学处理方法、物理处理方法和生化处理方法。其中Fenton试剂处理技术、超临界水氧化技术处理TNT/RDX混合炸药废水和物理吸附法是普遍的处理方法。

关键词：炸药废水处理技术，Fenton试剂，超临界水，炸药废水处理展望

1.前言

火炸药是一种重要的化学能源, 它具有能量密度高、瞬间功率大等特点, 因此不但在军事上, 而且在工农业的建设和生产上有着广泛的用途。火炸药工业是工业生产中的重要污染源之一, 生产过程中产生各种污染物, 以气体、液体和固体等形态排入环境。

军事上主要使用的高能炸药有: 梯恩梯( TNT) 、黑索今( RDX) 、奥克托今(HMX), 其中以TNT最多。火炸药废水由于其排放量大，成分复杂废水产生量大, 产污负荷高，且废水中污染物成分复杂，残碱量高。主要污染物为有机物, 具有高色度、高COD 、高碱度及难生物降解性的特点，使废水非常难处理。活性炭吸附法已成功用于TNT废水处理，还有采用紫外光辐射辅助催化剂氧化法处理火炸药废水，还有采用焚烧法处理。这些处理方法都存在工艺流程复杂、处理费用高、易造成二次污染等问题，所以使它们的广泛应用受到限制。

由于国家的建设和发展需要，炸药的生产量和使用量逐年增长，炸药废水问题越来越被环境部门所重视，因此, 对炸药废水的处理研究有很大的重要性和必要性。

2.炸药废水简介

炸药废水组成：目前世界上最主要的3种炸药是TNT(2,4,6—三硝基甲苯,梯恩梯) 、RDX(1,3,5—三硝基—1,3,5—三氮杂环己烷,黑索今) 、HMX(1,3,5,7—四硝基—1,3,5,7—四氮杂环辛烷,奥克托今) ，其中TNT和RDX的产量和用量都比较大。炸药生产废水中的主要污染物是TNT，RDX，HMX，以及制造TNT 的中间产物，如SEX(或为AcHMX, l-乙酚基- 3, 5, 7-三硝基-,l 3, 5, 7-四氮杂环辛烷)，TAX(或为AcRDX, l-乙酚基-3, 5-二硝基- ,l 3, 5-三氮杂环己烷)。另外可能含有部分原料，如NC(硝化纤维素)、NG(硝化甘油)、NGu(硝基胍)等。

炸药废水的危害：TNT/RDX炸药工业废水排放量大、成分复杂、毒性大，一般难以生物降解，甚至不可生物降解。HMX是当前已使用的能量水平最高、综合性能最好的单质炸药。然而在其生产和使用过程中排放的废水含有多种毒性物质，污染物的量虽然不多, 但是若不采取适当的处理措施, 很可能造成严重的环境污染。

炸药废水中TNT, RDX, HMX，20摄氏度时在水中的溶解度分别为130mg/L，270mg/L，5mg/L，炸药废水极易污染水源。此外，这类废水中含有的硝基化合物也极易在土壤中积存下来，造成对土壤的污染。土壤对TNT有很强的吸附作用, TNT很快会从地表渗入地下，造成地下水的污染，同时植物的根部极易吸收储存TNT，而在很多研究中发现RDX可在很多可食用植物根部蓄存，通过食物链最终影响人体健康。TNT为致毒致癌致突变物质，人类吸入，轻者会引起肝脏病（中毒性肝炎），再生障碍性贫血及白内障，重者可导致死亡。

3.炸药废水的处理技术

目前, 炸药废水绝大部分含硝基, 一般认为难以生物降解, 因此物化法对此类废水的处理效果显得很重要, 主要有混凝沉淀、电絮凝、活性炭吸附、化学氧化、萃取、蒸发、分解、焚烧等方法。这些传统的处理方法效率较低, 处理后的残留物仍为污染物或危险物, 需做进一步处理才能排放, 因此对炸药废水及废物处理的新方法有待进一步研究开发。但近几年来, 国内外利用生化方法处理炸药废水的研究也取得了相当的进展。

3.1化学处理方法

化学处理方法是炸药废水物化处理中最重要的方法, 其研究深度和广度大

大超过其他方法。其主要处理方法有以下几种：

3. 1. 1 紫外光系光催化

国外相关大量研究表明紫外辐射可以分解废水中RDX, TNT, 硝胺类, 以及中间产物TAX, SEX等。紫外辐射使80%~90%的氮成分转化为NO3-，NO2-。此法比粒状活性炭( GAC)吸附法便宜, 废水处理能耗为0. 465kwh/m3。

（1）紫外光/过氧化氢( UV/H2O2)法处理RDX废水，（2）紫外光-臭氧法可有效处理TNT废水。（3）TiO2 作为光催化剂降解TNT，在腐殖酸条件下有利于增强TiO2对TNT的降解。

3. 1. 2 超临界水氧化法( SCWO)

超临界水是指温度高于374o C，压力为221bar( 220*l07Pa)时的气液临界状态的水此时它是有机组分的良性溶剂，且与氧具有完全可混性。在超临界水中，以空气、氧或H2O2作氧化剂，硝化纤维( NC)。硝化甘油( NG)，DNT，TNT，RDX，HMX被水解氧化。反应没有温度和压力的剧烈增加，最终产物是氮，CO2，H2O。

3. 1. 3 超声波空化氧化法

超声波空化氧化处理TNT废水, 反应终产物是短链有机酸、二氧化碳和无机离子。反应条件是高浓度OH-加H2O2，高温高压，超声波频率为20~500kHz。反应机理是利用声波涡蚀( acousticcavita-tion)形成瞬时超临界水, 快速完全降解有机成分。

3. 1. 4 湿式空气氧化法(WAO)

湿式空气氧化法是氧化破坏难降解有机物的有效方法。该方法主要是氧化TNT的一级反应, 在温度T= 170~320o C，起始浓度为2g/l，氧压为0.48Mpa混合速率为250rpm的条件下，不论PH值的高低都能达到较高的反应速率。

3. 1. 5 Fenton 氧化法

Fenton法及类Fenton法的实质是利用Fe2 +或紫外光(UV)、氧气等与H2O2 之间发生链式反应，催化生成 -OH利用，-OH氧化分解水中的污染物。Zoh等利用H2O2、Fe2 +与RDX(HMX)的摩尔比为51：78：48时，可使RDX( 10mg/L) 与HMX( 4.5mg/L)迅速分解，使氮转化为硝酸根与氮气。

3. 1. 6 臭氧氧化法

众多的研究与实践证实, H2O2 +O3 法时臭氧法及组合臭氧法中难降解有机