生物零价铁强化降解典型硝基芳香族化合物的机理研究(2)
硝基芳香废水的主要特点是污染物浓度高、毒性大、难以生化降解等。大多数硝基芳香族化合物具有“三致”[1]作用，可通过空气或者皮肤进入人体，到达皮下，之后进入腹膜腔以及肌肉被转化为致癌性物质羟氨基和亚硝基化合物[4-5]，从而引起毒害作用。硝基的吸电子性使苯环的电子云密度降低，硝基芳香族化合物结构稳定，较难降解。
1.2硝基芳香废水处理方法
目前，国内外对硝基芳香废水的处理主要有物理法(吸附法、混凝法、萃取法等)、化学法(芬顿试剂氧化法、超临界水氧化法、电化学法等)和生物处理法(好氧法、厌氧法)。
1.2.1 物理法
（1）吸附法
有机化合物对固体材料具有亲和力，将固体材料置于有机废水中，废水中的有机分子会不断的吸附粘着在固体材料表面，废水中的有机物含量逐渐降低，直到废水中剩余的有机物与被吸附的有机物之间达到动态平衡[6]。吸附法被用于处理硝基芳香废水开始于1928年，Roth Milton等使用活性炭吸附废水中的三硝基甲苯(TNT)。随着生产工艺的发展，吸附剂种类越来越多(例如活性炭、大孔树脂、粉煤灰和炉渣等)。处理工艺也越来越成熟。吸附法处理与操作流程相对比较简单，得到广泛应用。胡学伟[7]等人将树脂吸附法与生物强化处理技术结合，对盐度较高的含硝基苯类化合物废水进行还原降解。处理废水流速在10 BV/ h，处理水量 320 BV，经160小时的实验，废水中的硝基苯基本得到完全去除，出水中硝基苯质量浓度< 4mg/L。
（2）混凝法
混凝常作为一种预处理方法与其他工艺连用，是污水处理工艺最普遍的工艺之一。混凝法处理污水的主要机理是凝聚与絮凝作用。在污水中加入电解质，胶粒的电动电势会大幅度降低或者被消除，导致胶体颗粒稳定性降低，相互聚结，产生脱稳胶粒（既凝聚作用）；而且由于投加电解质，高分子物质相互吸附搭桥，使胶粒相互聚结（既絮凝作用）。通过添加聚丙烯酰胺可以使硝化废水中的硝基纤文素沉淀出来[8]。王磊[9]等人用Fe/C/H2O2混凝法对含有对硝基苯胺的废水进行预处理，结果显示，Fe/C/H2O2混凝法可以有效的降低废水中的硝基苯类化合物的含量。经过预处理后，苯环上的硝基被还原为氨基，硝基苯胺废水的毒性被降低，硝基苯胺废水更容易被氧化，有利于后续的生物处理。
（3）萃取法
萃取是利用硝基芳香族化合物在水和其他不溶或微溶的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使硝基芳香族化合物从废水中转移到另外一种溶剂中的方法。为达到理想效果可采用多次萃取。魏凤玉[10]用络合萃取法，以煤油为稀释剂、TOA为萃取剂，对PNP废水进行处理。当萃取剂中油相浓度为7.5 %、相比为1:1.5时，经过20 min萃取后，废水中PNP的去除率为99.0%。
1.2.2化学法
(1) 芬顿（Fenton）试剂氧化法
芬顿试剂在废水处理领域中的应用开始于20世纪60年代，是一种均相催化氧化法[11]。其原理是在酸性环境下，在含有亚铁离子(Fe2+)的试剂中投加过氧化氢(H2O2)，在Fe2+的催化作用下，H2O2产生两种氧化性极强的羟基自由基，引发和传播自由基链反应，分解难降解的硝基芳香废水[1]。由于H2O2造价较高，此法不适合大面积推广。邹军[12]等人利用光敏电芬顿法降解高浓度、高盐分的有机废水(以硝基苯为例)，得出结论，当降解条件为初始pH值为2，电流强度1.5 A，草酸钾浓度3.0 mmol/L，FeSO4浓度为4. 5 mmol/L时，经过1.5 h的反应后，93%的硝基苯可被去除率。
(2) 超临界水氧化法(Supercritical Water Oxidation)
超临界水氧化法是将有机污染物在超临界水(温度高于374℃，压力高于22Mpa）中分解成CO2和水。此方法对硝基芳香废水的去除效果较好，而且反应器体积小、结构简单、处理量大。孙璐[13]等人对硝基苯废水的超临界水氧化反应动力学进行研究，得到结论在较长停留时间(>40s) 、较高温度(>440℃)的超临界条件下，废水中的 CODCr的去除率在 90% 以上。