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三硝基甲苯(2,4,6-trinitrotoluene,简称TNT)是一种在世界上广泛使用的炸药。但在TNT生产过程中会产生大量的污染物,尤其在三段硝化工艺中产生的TNT硝化废酸,由于含有高浓度的硫酸和芳香族硝基化合物,对环境危害极大,其处理问题一直困扰着国内外的TNT生产企业。针对TNT硝化废酸中含有高浓度的硫酸和芳香族硝基化合物的特点,本研究采用硫酸氧化法处理TNT硝化废酸,以精馏塔为反应器,在浓缩提纯硫酸的同时,利用浓硫酸的氧化性去除其中所含的高浓度的芳香族硝基化合物,并最终回收得到高纯度的浓硫酸,以达到在一个过程中同步净化与浓缩的效果,实现无害化与资源化的目标。 本研究分别以模拟废酸和实际的TNT硝化废酸作为处理对象,探讨硫酸氧化法处理TNT硝化废酸的的可行性,并验证实际的浓缩与净化效果,还探讨了浓硫酸在高温下对芳香族硝基化合物的氧化去除过程。结果表明:经过常压精馏处理模拟废酸,可以从200ml硫酸浓度为68.3％的模拟废酸中得到90 ml馏分和110ml浓缩硫酸。在此过程中86.2％的COD和89.1％的芳香族硝基化合物被去除,净化效果显著。同时回收得到了浓度为98％以上的与市售浓硫酸品质相当的高纯硫酸,实现了优异的净化和浓缩效果。而常压精馏耦合减压精馏处理实际的TNT硝化废酸也得到了相似的结果,从200 ml硫酸浓度为68.5％的实际TNT硝化废酸中可得到90 ml馏分和110ml浓缩硫酸。在此过程中94.3％的COD和93.5％的芳香族硝基化合物被去除,同时回收得到了浓度为98％以上的与市售浓硫酸品质相当的高纯硫酸,验证了对实际TNT硝化废酸的优异的净化和浓缩效果。 浓硫酸对TNT硝化废酸中的芳香族硝基化合物的氧化去除过程的研究表明:高温下浓硫酸对二硝基甲苯(DNT)的氧化分解主要发生在160～250℃的温度范围内,氧化分解过程包括脱硝基作用和甲基氧化作用。脱硝基作用为:首先,DNT分子中苯环上的一个硝基脱除,生成一硝基甲苯(MNT),然后另一个硝基脱除,生成甲苯,之后苯环开环裂解,最后被彻底氧化分解成CO2和H2O。甲基氧化作用为:首先,DNT分子中苯环上的甲基被氧化,生成羧基,然后羧基再进一步被氧化,并从苯环上脱除,之后苯环开环裂解,最后被彻底氧化分解成CO2和H2O。在此过程中浓硫酸本身作为氧化剂被还原为SO2。