專利名稱：一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對氯代有機(jī)物的處理工藝，特別是涉及一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝。
背景技術(shù)：
近年來,持久性有機(jī)污染物(POPs, Persistent Organic Pollutions)對人體和環(huán)境帶來的危害已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的環(huán)境焦點(diǎn)。POPs —般都具有毒性，包括致癌性、生殖毒性、神經(jīng)毒性、內(nèi)分泌干擾特性等，它嚴(yán)重危害生物體，并且由于其持久性，這種危害一般都會持續(xù)一段時(shí)間。更為嚴(yán)重的是，一方面POPs具有很強(qiáng)的親脂憎水性，能夠在生物器官的脂肪組織內(nèi)產(chǎn)生生物積累，沿著食物鏈逐級放大，從而使在大氣、水、土壤中低濃度存在的污染物經(jīng)過食物鏈的放大作用，而對處于最高營養(yǎng)級的人類的健康造成嚴(yán)重的負(fù)面影響；另一方面，POPs具有半揮發(fā)性，能夠在大氣環(huán)境中長距離遷移并通過所謂的“全球蒸餾效應(yīng)”和“蚱蜢跳效應(yīng)”沉積到地球的偏遠(yuǎn)極地地區(qū)，從而導(dǎo)致全球范圍的污染傳播。鑒于此2001年5月22日在瑞士的斯德哥爾摩通過了《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》，該公約在2004年5月17日開始生效。氯代有機(jī)污染物主要包括有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)和多氯聯(lián)苯(PCBs)是一類重要的POPs物質(zhì)，我國目前還存在大量的含氯代有機(jī)物工業(yè)廢物庫存以及大量的污染場地急需修復(fù)，對生態(tài)環(huán)境、飲用水安全等構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。
用于氯代有機(jī)污染物處理的技術(shù)主要包括焚燒技術(shù)和非焚燒技術(shù)兩大類。危險(xiǎn)廢物焚燒技術(shù)具有處理效率高、處理量大等優(yōu)點(diǎn)，但是焚燒技術(shù)的處理成本昂貴，同時(shí)存在潛在的二次污染風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致焚燒技術(shù)近年來并不被民眾所接受。非焚燒技術(shù)或者稱為化學(xué)處理技術(shù)，各種化學(xué)技術(shù)根據(jù)其所采用的材料以及反應(yīng)條件的不同存在一定的差異，但是一般具有處理費(fèi)用較低、設(shè)備靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。
堿催化分解技術(shù)(BO), Base-Catalyzed decomposition)是美國環(huán)保局風(fēng)險(xiǎn)降低工程實(shí)驗(yàn)室和美國海軍工程服務(wù)中心聯(lián)合開發(fā)的用于修復(fù)被有機(jī)氯污染物(如PCBs、二噁英、農(nóng)藥等)污染的液體、土壤、淤積物、沉積物等污染物的一種非燃燒技術(shù)。BCD技術(shù)主要是在堿性環(huán)境及氮?dú)猸h(huán)境中，加入氫供體催化劑等試劑后，加熱到300°C以上，反應(yīng)一段時(shí)間之后，實(shí)現(xiàn)對氯代有機(jī)污染物的破解。傳統(tǒng)堿催化工藝所采用的反應(yīng)試劑為石蠟油、氫氧化鈉以及美國B⑶公司開發(fā)的U. S. P. 5019175專利催化劑，該工藝主要存在以下問題反應(yīng)時(shí)間較長、反應(yīng)溫度較高、反應(yīng)物料的投加量大、催化劑專利為國外公司所持有。因此需要開發(fā)高效的反應(yīng)物料配方，實(shí)現(xiàn)氯代有機(jī)物的高效堿催化脫氯解毒。發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)堿催化分解工藝所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，將聚乙二醇和堿性物質(zhì)依次加入含氯代有機(jī)污染物的反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)脫氯降解，具有反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)溫度較低、反應(yīng)物料容易獲得的特點(diǎn)。3
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，將含氯代有機(jī)污染物的廢物加入至反應(yīng)容器中，再將聚乙二醇和堿性物質(zhì)依次加入至反應(yīng)器中，純氯代有機(jī)物聚乙二醇(PEG):堿性物質(zhì)三者之間的質(zhì)量比為I :1_10 :2-5，將反應(yīng)物料從常溫加熱至80-250 度，對物料進(jìn)行攪拌，反應(yīng)2-4h之后實(shí)現(xiàn)對氯代有機(jī)物的脫氯降解。
所述聚乙二醇(PEG)包括分子量為200-600的聚乙二醇以及聚乙二醇單酯，主要包括 PEG200#、PEG400# 或 PEGM550#。
所述堿性物質(zhì)為堿金屬的氫氧化物，包括氫氧化鈉或氫氧化鉀。
所述含氯代有機(jī)污染物的廢物包括有機(jī)氯農(nóng)藥原藥和制劑、含多氯聯(lián)苯(PCBs)的變壓器油、被POPs污染的土壤和沉積物或含POPs的工業(yè)廢物。
當(dāng)本發(fā)明用于處理固體廢物(如被POPs污染的土壤和沉積物)時(shí)，首先將聚乙二醇加入到堿性物質(zhì)的水溶液中進(jìn)行混合，然后將混合之后的水溶液加入至固體廢物中，當(dāng)固體廢物中氯代有機(jī)物含量較低時(shí)，聚乙二醇與堿性物質(zhì)的投加量分別為固體廢物質(zhì)量的 1(Γ20%和5 10%，之后將固體廢物充分?jǐn)嚢?，使水溶液中的聚乙二醇與堿性物質(zhì)均勻分散到固體廢物中，之后將固體廢物加熱至150-250度，反應(yīng)2-4h后，實(shí)現(xiàn)對固體廢物中氯代有機(jī)物的脫氯降解，反應(yīng)后的固體物質(zhì)，通過水洗、沉淀分離之后，含聚乙二醇和堿性物質(zhì)的水洗液進(jìn)行回收利用，處理后的固體物質(zhì)經(jīng)檢測合格之后進(jìn)行填埋或者回填處置。
當(dāng)本發(fā)明用于處理有機(jī)液體廢物時(shí)(如含PCBs的變壓器油)，首先將聚乙二醇加入到堿性物質(zhì)的水溶液中進(jìn)行混合，然后將混合之后的水溶液加入到含氯代有機(jī)物的有機(jī)液體廢物中，當(dāng)液體廢物中氯代有機(jī)物含量較低時(shí)，聚乙二醇與堿性物質(zhì)的投加量分別為液體廢物質(zhì)量的1(Γ20%和5 10%，之后將混合之后的物料加熱至80-150度，進(jìn)行加熱攪拌反應(yīng)l_4h，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)廢液中氯代有機(jī)物的脫氯降解。反應(yīng)后的物料，經(jīng)過水洗靜置，液液兩相分離之后，有機(jī)相經(jīng)檢驗(yàn)合格之后用于相關(guān)領(lǐng)域回用或者用做鍋爐燃料，水相經(jīng)過蒸發(fā)濃縮之后進(jìn)行回收利用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在較低溫度下(低于150度)聚乙二醇與堿性物質(zhì)能夠形成聚乙二醇鹽，這種聚乙二醇鹽是一種高效的親核試劑和相轉(zhuǎn)移催化劑能夠從極性的聚乙二醇和堿性物質(zhì)的水溶液的中轉(zhuǎn)移至有機(jī)相中與氯代有機(jī)物發(fā)生親核取代反應(yīng)，從而有效的實(shí)現(xiàn)氯代有機(jī)物的脫氯降解；另外隨著反應(yīng)溫度提高至150-250度，聚乙二醇與堿性物質(zhì)能夠產(chǎn)生大量的氫氣，氯代有機(jī)物在氫氣的還原氛圍中實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步脫氯加氫，從而實(shí)現(xiàn)氯代有機(jī)物的完全脫氯降解。本發(fā)明通過聚乙二醇與堿性物質(zhì)的反應(yīng)性質(zhì)，有效的減低了氯代有機(jī)物催化脫氯反應(yīng)的反應(yīng)溫度，提高了反應(yīng)速率和效率。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，將含氯代有機(jī)污染物的廢物六氯苯O. 1022g加入至IOmL反應(yīng)容器中，再將O. 6mL聚乙二醇O. 7g和堿性物質(zhì)氫氧化鈉O. 3039g依次加入至反應(yīng)器中，將反應(yīng)物料從常溫加熱至230度，對物料進(jìn)行攪拌，反應(yīng) 2h之后實(shí)現(xiàn)對氯代有機(jī)物的脫氯降解。
本實(shí)施例經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)2h后六氯苯的脫氯效率大于99%，如繼續(xù)反應(yīng)3h后六氯苯的脫氯效率接近100%。
實(shí)施例二
一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，將含氯代有機(jī)污染物的廢物硫丹O. 1135g加入至IOmL反應(yīng)容器中，再將O. 5405g聚乙二醇200#和堿性物質(zhì)氫氧化鈉O. 3067g依次加入至反應(yīng)器中，將反應(yīng)物料從常溫加熱至250度，對物料進(jìn)行攪拌，反應(yīng) 3h之后實(shí)現(xiàn)對氯代有機(jī)物的脫氯降解。
本實(shí)施例反應(yīng)3h后通過硝酸銀滴定法測定體系中氯離子的濃度，硫丹的脫氯效率接近100%。
實(shí)施例三
一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，取20mL濃度為20000ppm 的多氯聯(lián)苯1260甲苯溶液置于50mL的燒瓶中，向其中投加含KOH和PEG400#的水溶液，投加量分別約為2g和4g (氯代有機(jī)物K0H PEG400#=1 5 :10)，在80度下劇烈攪拌反應(yīng)4h 后，用GC/ECD檢測有機(jī)相中多氯聯(lián)苯的含量低于檢測限(lppm)。
實(shí)施例四
一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，將含硫丹質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 的十八烷約Ig加入至IOmL反應(yīng)容器中，再將約O. Ig聚乙二醇PEG200#和堿性物質(zhì)氫氧化鉀O. 2g依次加入至反應(yīng)器中(硫丹PEG200# K0H=1 1 :2)，將反應(yīng)物料從常溫加熱至250 度，對物料進(jìn)行攪拌，反應(yīng)3h之后，測定物料中氯離子的含量，硫丹的脫氯效率達(dá)到98. 8%。
權(quán)利要求
1.一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，其特征在于，將含氯代有機(jī)污染物的廢物加入至反應(yīng)容器中，再將聚乙二醇和堿性物質(zhì)依次加入至反應(yīng)器中，純氯代有機(jī)物聚乙二醇(PEG):堿性物質(zhì)三者之間的質(zhì)量比為I :1-10 :2-5，將反應(yīng)物料從常溫加熱至80-250度，對物料進(jìn)行攪拌，反應(yīng)2-4h之后實(shí)現(xiàn)對氯代有機(jī)物的脫氯降解。
2.根據(jù)權(quán)利要求I處理氯代有機(jī)物的工藝，其特征在于，所述聚乙二醇(PEG)包括分子量為200-600的聚乙二醇以及聚乙二醇單酯，主要包括PEG200#、PEG400#或PEGM550#。
3.根據(jù)權(quán)利要求I處理氯代有機(jī)物的工藝，其特征在于，所述堿性物質(zhì)為堿金屬的氫氧化物，包括氫氧化鈉或氫氧化鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I處理氯代有機(jī)物的工藝，其特征在于，所述含氯代有機(jī)污染物的廢物包括有機(jī)氯農(nóng)藥原藥和制劑、含多氯聯(lián)苯(PCBs)的變壓器油、被POPs污染的土壤和沉積物或含POPs的工業(yè)廢物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I處理氯代有機(jī)物的工藝，其特征在于，當(dāng)本發(fā)明用于處理固體廢物時(shí)，首先將聚乙二醇加入到堿性物質(zhì)的水溶液中進(jìn)行混合，然后將混合之后的水溶液加入至固體廢物中，當(dāng)固體廢物中氯代有機(jī)物含量較低時(shí)，聚乙二醇與堿性物質(zhì)的投加量分別為固體廢物質(zhì)量的1(Γ20%和5 10%，之后將固體廢物充分?jǐn)嚢?，使水溶液中的聚乙二醇與堿性物質(zhì)均勻分散到固體廢物中，之后將固體廢物加熱至150-250度，反應(yīng)2-4h后，實(shí)現(xiàn)對固體廢物中氯代有機(jī)物的脫氯降解，反應(yīng)后的固體物質(zhì)，通過水洗、沉淀分離之后，含聚乙二醇和堿性物質(zhì)的水洗液進(jìn)行回收利用，處理后的固體物質(zhì)經(jīng)檢測合格之后進(jìn)行填埋或者回填處置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I處理氯代有機(jī)物的工藝，其特征在于，當(dāng)本發(fā)明用于處理有機(jī)液體廢物時(shí)，首先將聚乙二醇加入到堿性物質(zhì)的水溶液中進(jìn)行混合，然后將混合之后的水溶液加入到含氯代有機(jī)物的有機(jī)液體廢物中，當(dāng)液體廢物中氯代有機(jī)物含量較低時(shí)，聚乙二醇與堿性物質(zhì)的投加量分別為液體廢物質(zhì)量的1(Γ20%和5 10%，之后將混合之后的物料加熱至80-150度，進(jìn)行加熱攪拌反應(yīng)l_4h，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)廢液中氯代有機(jī)物的脫氯降解；反應(yīng)后的物料，經(jīng)過水洗靜置，液液兩相分離之后，有機(jī)相經(jīng)檢驗(yàn)合格之后用于相關(guān)領(lǐng)域回用或者用做鍋爐燃料，水相經(jīng)過蒸發(fā)濃縮之后進(jìn)行回收利用。
全文摘要
一種利用聚乙二醇和堿性物質(zhì)處理氯代有機(jī)物的工藝，將含氯代有機(jī)污染物的廢物加入至反應(yīng)容器中，再將聚乙二醇和堿性物質(zhì)依次加入至反應(yīng)器中，能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)脫氯降解，具有反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)溫度較低、反應(yīng)物料容易獲得的特點(diǎn)。
文檔編號A62D3/34GK102921144SQ201210434599
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者蔣建國, 肖葉 申請人:清華大學(xué)