基于dns的零价铁还原

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1、趔四⑧天洋大摹TIANJINUNIVERSITY硕士学位论文’lK-嘎■跚

2、躅■娜■n10学科专业：化学工程作者姓名：-汜-I-I-晓彬指导教师：张凤宝教授天津大学研究生院2006年2月中文摘要4，4’一二硝基二苯乙烯．2，2’．二磺酸(DNS)的零价铁还原是目前广泛应用于生产精细化工中间体4,4’．二氨基二苯乙烯．2，2’．二磺酸(DSD)的传统方法。然而，该工艺存在着诸如副产物相对较多，反应周期较长，劳动强度大，铁泥污染等缺点，并且由于长久以来缺乏深入的机理及动力学研究，其工艺的改进被极大地限制。因此，本文的工作

3、将从(1)工艺优化，(2)机理及动力学研究，(3)DNS的纳米铁还原，及(4)氧化废水还原处理等四个方面全面展开。本文通过考察pH值、反应物DNS的浓度、保温时间以及温度对副产物对氨基苯甲醛一2一磺酸(ABAS)含量的影响，提出了其生成的两个可能性机理：(1)DNS先被Feo还原生成DSD酸，而后DSD酸所含的C=C双键被Fe(OH)”氧化断裂直接生成ABAS；(2)DNS的C=C双键被Fe(OH)2+氧化断裂生成对硝基苯甲醛一2一磺酸(NBS)，NBS继而被Feo还原生成ABAS。此外，本文成功地开发了新的DNS零

4、价铁还原添加剂，提出了一种零价铁还原DNS的半连续化方法以及一种用于生产精制DSD酸的新工艺，获得了理想的经济效应。动力学研究表明DNS的零价铁还原被传质而非化学反应所控制，DNS的消失以及DSD酸的生成均为拟一级反应。铁粉加入量、搅拌转速的平方根分别与表观速率常数(kob。)成线性关系，并随铁粉加入量的增加以及搅拌速度的提高呈增长趋势。温度的影响则表现为％b；随反应温度的升高而逐渐增加。由此可知，在DNS的零价铁还原制各DSD酸的生产过程中，可以通过改善传质条件，提高反应温度，加大铁粉加入量等方式来提高反应速率，缩

5、短反应时间，减少副产物。DNS的纳米铁还原结果表明，在温和反应条件下(室温以及低速搅拌)，纳米铁亦可有效而快速地还原DNS，生成DSD酸。一个有意思的结果是，纳米铁在用于DNS还原后，呈现特殊中空的球或管状结构，其形成机理应为原纳米铁核／壳结构中铁核的消耗。零价铁还原用于处理氧化废水的研究则表明，该方法不仅是一种低成本的有效降低氧化废水COD的方法，亦是一种潜在的DNS回收方法，具有诱人的环境效应以及经济效应。关键词：DSD酸DNS零价铁还原对氨基苯甲醛-2一磺酸动力学纳米ABSTRACTThereductionof

6、4，4’一dinitrostilbene一2，2'-disulfonicacid(DNSlbyzero—valantironisoneofthemostwidelyusedmethodstoproducetheintermediateof4，4’·diaminostilbene一2，2’disulfonicacid(DSD)．However,duetothepresenceofrelativelymoreby—products，longproductionperiod，highlabourintensity，thep

7、ollutionofironclay，inadditiontothelackofthein-depthinvestigationofmechanismandkinetics，littleimprovementhasbeenachievedinthisconventionalmethod．Therefore，theobjectivesofthispaperinclude：(1)theoptimizationofconventionalprocess，(2)theinvestigationofmechanismandki

8、netics，(3)thereductionofDNSbynanoscaleiron，and(4)theremediationofwastedwaterfromtheoxidationprocess。BaseoncarefullyinvestigatingtheeffectsofpH，concentrationofDNSandtemperatureontheformationoftheby-productof5-amino·2--formylbenzenesulfonicacid(ABAS)，twokindofpos

9、siblemechanismexplainingtheformationofABASareproposed：(1)theoxidativecleavageofDSDbyFe(OH)”afterthereductionofDNS，and(2)thereductionof5-nitro一2一formylbenzenesulfonicacid(NBS