Análisis de ¿cuáles son los métodos de tratamiento de aguas residuales de plaguicidas?
En mi país, el 80% de los pesticidas son pesticidas organofosforados. Este tipo de pesticidas tiene muchas variedades, procesos de producción complejos, muchos subproductos, grandes emisiones de tres desechos, alto contenido de sal, color intenso, olor. , y Difícil de detectar características bioquímicas y de otro tipo. Tomando como ejemplo las aguas residuales de dimetoato, el agua tiene un olor muy desagradable, con una DQO de hasta 200.000 mg/L, un contenido de fósforo orgánico de 1.000 a 18.000 mg/L y un contenido de sal de 15. En la actualidad, los fabricantes nacionales de organofosforados a menudo descargan este tipo de aguas residuales sin tratamiento o con un tratamiento deficiente, lo que contamina gravemente el medio ambiente. Por lo tanto, la investigación y la implementación de métodos de tratamiento de aguas residuales con pesticidas organofosforados es el foco del control de la contaminación en la industria de pesticidas.
1 Clasificación, características bioquímicas y toxicidad de las aguas residuales de los pesticidas organofosforados
1.1 Los pesticidas organofosforados se dividen a grandes rasgos en estructuras químicas
(1 ) Ésteres de fosfato, como el triclorfón , glifosato, etc., estos compuestos son relativamente fáciles de tratar bioquímicamente. Por ejemplo, las aguas residuales como el triclorfón y el monocrotofos producidos por Nantong Pesticide Factory se diluyen directamente en el tratamiento bioquímico y la tasa de eliminación de DQO puede alcanzar aproximadamente 85 [1].
(2) Ésteres de fosforotioato, como metil paratión, metilpirimidinato, profenofos, etc. Estos compuestos huelen mal porque contienen azufre y no pueden ser degradados por microorganismos. Se mezclan sustancias bioquímicamente degradables y pueden degradarse parcialmente. ácido ortofosfórico.
(3) Ésteres de fosforoditioato, como dimetoato, malatión, etc. Estos compuestos contienen poliazufre y tienen un olor particular, y no pueden ser degradados por microorganismos. Se mezclan con productos biodegradables. Una parte muy pequeña se degrada. en ácido ortofosfórico.
De lo anterior se puede ver que los pesticidas organofosforados de fosforotioato son el foco y la dificultad del pretratamiento de este tipo de pesticidas. Solo a través del pretratamiento y la degradación pueden ingresar aún más a la bioquímica del grupo bioquímico.
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2.2 Componentes químicos de las aguas residuales de plaguicidas organofosforados
Según el análisis de los componentes de las aguas residuales de plaguicidas organofosforados se puede observar que más del 95% de las aguas residuales no son la Ontología de pesticidas, sino sus intermedios y productos de degradación en diferentes etapas (Figura 2), los más abundantes son:
3 Métodos para el pretratamiento de aguas residuales de pesticidas organofosforados
En últimos años El tratamiento de aguas residuales organofosforadas gira básicamente en torno a la descomposición y eliminación de azufre y fósforo orgánicos en las aguas residuales, y se puede dividir a grandes rasgos en métodos de tratamiento físico y métodos de tratamiento químico. Los métodos de tratamiento físico incluyen: adsorción, extracción, extracción de gas, floculación y sedimentación, etc. Los métodos de tratamiento químico incluyen: oxidación, reducción, hidrólisis y otros métodos.
3.1 Tratamiento físico
3.1.1 Adsorción
La adsorción es el proceso en el que una sustancia se adhiere a la superficie de otra sustancia. Actualmente, los adsorbentes más utilizados incluyen resina macroporosa, carbón activado, cenizas volantes y bentonita. Entre ellos, la resina macroporosa y el carbón activado son costosos, por lo que su uso está sujeto a ciertas restricciones y existen problemas con la activación y regeneración. Aunque la adsorción de cenizas volantes no es tan efectiva como la primera, es fácil de procesar y de bajo costo. Y puede lograr el efecto de tratar residuos con residuos en la actualidad, ser ampliamente utilizado. Como se informa en la literatura [2], las cenizas volantes modificadas con sales de amonio cuaternario se utilizan para tratar aguas residuales organofosforadas y la tasa de adsorción de fósforo puede alcanzar el 97%.
3.1.2 Extracción
Extracción: utilice un agente de extracción que sea insoluble en agua y que pueda disolver bien los contaminantes, de modo que pueda entrar en contacto total con las aguas residuales, y utilizar los contaminantes en el El agua y la diferencia de solubilidad en el solvente logran el propósito de separar y purificar las aguas residuales. Los más utilizados son la extracción compleja y la extracción con membrana líquida. Cuando se tratan aguas residuales de profenofos, se utilizan TBP y ciclohexano para formar un agente complejante para extraer y recuperar clorofenoles en el agua. La tasa de recuperación de clorofenoles puede alcanzar el 98%. El Instituto de Industria Química de Shenyang utiliza una membrana líquida para extraer aguas residuales que contienen fenol, lo que también logra buenos resultados [3].
3.1.3 Extracción y extracción de gas
El método de extracción y extracción de gas consiste en soplar gas en las aguas residuales para convertir el gas disuelto o sustancias volátiles en gas, con lo que se produce el proceso de purificación de las aguas residuales. . Hunan Haili Group utiliza extracción con vapor para recuperar nitrógeno amoniacal de las aguas residuales de la sección de dimetoato. La tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal puede alcanzar el 85%, lo que mejora en gran medida la biodegradabilidad de las aguas residuales.
3.1.4 Floculación y sedimentación
La floculación y sedimentación utilizan floculante para destruir la estabilidad de las partículas suspendidas en las aguas residuales, eliminar la repulsión entre partículas y hacer que las partículas entren en contacto y se adsorban entre sí. , y luego usa floculantes para construir puentes y atraparlos con redes para formar un método para separar partículas grandes del agua.
Este método es ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas residuales debido a su simplicidad y bajo costo. Los floculantes existentes incluyen principalmente floculantes inorgánicos y floculantes orgánicos. Los floculantes inorgánicos incluyen principalmente sulfato de aluminio, cloruro de polialuminio, sulfato poliférrico, etc., y los floculantes orgánicos incluyen principalmente poliacrilamida y formaldehído-diciandiamida.
3.2 Tratamiento químico
3.2.1 Método de oxidación química
El método de oxidación química incluye principalmente la oxidación electrocatalítica, la oxidación de Fenton y la ley de oxidación húmeda.
(1) Tecnología de tratamiento de oxidación electrocatalítica
La tecnología de tratamiento de oxidación electrocatalítica es un proceso de oxidación electroquímica avanzado que utiliza un campo eléctrico externo para reaccionar en un reactor electroquímico específico en su interior, a través de una serie. de reacciones químicas, procesos electroquímicos o procesos físicos diseñados, se logra el propósito esperado de eliminar contaminantes en aguas residuales o reciclar materiales útiles. Durante el proceso de reacción, la oxidación directa y la oxidación indirecta generalmente se llevan a cabo simultáneamente. La tecnología de oxidación electrocatalítica más utilizada actualmente utiliza carbón activado, metales inertes (Ag, Pt, Ti, etc.) y metales inertes recubiertos con películas de óxido como PbO2, SnO2, Sb2O5, etc. como ánodos, y una placa de hierro como el cátodo efectos directos e indirectos para lograr el propósito de eliminar contaminantes y purificar la calidad del agua [4]. Hunan Haili Group ha aplicado esta tecnología al tratamiento de aguas residuales con tiofosfosato y pirimidinato-metilo. La tasa de eliminación de DQO puede alcanzar 45 y la biodegradabilidad ha mejorado considerablemente.
(2) Método de oxidación Fenton
El método Fenton es un proceso de oxidación avanzado. La combinación de Fe2 y H2O2 genera radicales hidroxilo altamente reactivos, que pueden tratar eficazmente la mayoría de las aguas residuales orgánicas refractarias. En comparación con otros procesos de oxidación avanzados, tiene las ventajas de una operación simple y una reacción rápida. Debido al uso de peróxido de hidrógeno, el costo es relativamente alto, lo que limita la amplia aplicación de este método. Por ejemplo, Li Rongxi et al. aplicaron el método Fenton para degradar aguas residuales de pesticidas triazofos de Hunan Tianyu Chemical Pesticide Co., Ltd., y la tasa de eliminación de DQO llegó a 95 [5]. Para mejorar la eficiencia del reactivo Fenton, se ha informado que el uso de métodos UV/Fenton y ultrasónico (microondas)/Fenton puede aumentar la tasa de eliminación de DQO entre 10 y 20 [6].
(3) Método de oxidación húmeda
El método de oxidación húmeda, conocido como WAO, utiliza aire y oxígeno como oxidantes para disolver y suspender materia orgánica o reducir la materia inorgánica en agua a alta temperatura. y alta presión es un método para eliminar significativamente DQO/DBO/SS mediante la realización de descomposición oxidativa en fase líquida. Este método es un método de oxidación completa. Por ejemplo, cuando se tratan aguas residuales de éster de tiofosforo, puede ser completamente inorgánico. Sin embargo, este método requiere altos requisitos de equipo, condiciones de reacción duras y altos costos de equipo. No se usa comúnmente en China. ].
3.2.2 Método de reducción química
La microelectrólisis hierro/carbono es una tecnología de reducción electroquímica que utiliza microcélulas formadas por un sistema hierro-carbono para eliminar contaminantes refractarios en el agua. tratar con. El mecanismo de la microelectrólisis incluye principalmente: (1) adsorción de limaduras de hierro; (2) reducción de Fe; (3) reducción de los productos de microelectrólisis Fe2 e hidrógeno (4) floculación de Fe2/Fe3; Kuang Lei, Yang Geng, etc. utilizaron este método para tratar aguas residuales de la producción de cloruro de etilo intermedio de pesticida organofosforado. Las tasas de eliminación de DQO, sulfuro y fósforo total en el agua tratada alcanzaron 90,2, 99,4 y 95 respectivamente. . 0, la biodegradabilidad de las aguas residuales mejora significativamente, creando las condiciones para su entrada en la bioquímica [8].
3.2.3 Método de hidrólisis
La hidrólisis de los pesticidas organofosforados se divide en hidrólisis alcalina e hidrólisis ácida [9]. El mecanismo de la hidrólisis alcalina es que el OH- ataca a los átomos de P y se produce la sustitución de Sn2. Es fácil hidrolizar de triéster a diéster en condiciones alcalinas, pero es difícil continuar la hidrólisis, por lo que generalmente permanece en la etapa de hidrólisis de primer nivel. Generalmente se cree que el mecanismo de la reacción de hidrólisis en condiciones ácidas protona primero el átomo de oxígeno del éster y luego el átomo de carbono se ataca para sufrir una reacción de sustitución de Sn2. Después de una sustitución continua, finalmente se hidroliza en fósforo inorgánico. El tratamiento de aguas residuales de pesticidas organofosforados mediante hidrólisis química es teóricamente factible y eficaz en la aplicación práctica, y es especialmente adecuado para el tratamiento de aguas residuales de pesticidas organofosforados de alta concentración.
Por ejemplo, cuando se hidroliza aminofósforo en condiciones ácidas, las tasas de eliminación de fósforo orgánico, sulfuro, NH3-N y fósforo total son superiores al 90%, y la tasa de eliminación de DQO es superior al 50% [10].
4 Conclusión
Existen muchos tipos de aguas residuales organofosforadas. Según su estructura, diferentes intermedios tienen la misma agua residual, sin embargo, debido a la diferencia en la otra mitad de la condensación de pesticidas. , diferentes aguas residuales Se deben adoptar diferentes métodos de tratamiento, y se debe utilizar cualquier método para tratar las aguas residuales de pesticidas organofosforados de alta concentración. Los puntos clave y difíciles deben discutirse durante la discusión en el aula para mejorar el efecto de enseñanza para que los estudiantes puedan comprender algunos con firmeza. conceptos y métodos básicos de materiales compuestos, y también puede desempeñar un papel importante en el cultivo de la capacidad innovadora de los estudiantes universitarios.