技术领域
[0001] 本
发明公开了一种利用含油污泥制备高比表面积吸附剂的方法,属于吸附剂领域。
背景技术
[0002] 含油污泥是在
原油开采、集输及炼制过程中产生的一类由矿物油、矿物质及
水构成的泥状物质,具有成分复杂、性质变化大及环境危害严重特点。据不完全统计,中国含油污泥产生量呈逐年上升趋势,2006年达10×105t~44×105t,另有大量油泥积存待处理。现阶段的处理方式以简易填埋与简易焚烧为主,造成严重环境污染与资源浪费。
热解技术具有处理彻底、减量减容效果好、二次污染少及回收
能量等优点,是一种应用前景广阔的处理方法。目前,国内外对于含油污泥热解的研究,主要侧重于对热解过程和热解中产生的气、固、液产物的分析,而对于固体废物残渣的资源化利用则研究相对较少。
[0003] 油泥热解残渣本身具有一定的多孔性,能直接用来做采油
废水的吸附药剂。但由于油泥残渣颗粒不均、容易
破碎、孔径大小不一、溶出有机物的等系列问题,限制了油泥热解残渣用作吸附药剂的适用范围,不利于油泥残渣的资源化利用。
发明内容
[0004] 本发明主要解决的技术问题:针对传统方法制备得到的吸附剂比表面积小,
孔径分布宽,总孔容积小,而且含油污泥残渣颗粒不均、容易破碎、孔径大小不一、溶出有机物等,限制了其作吸附剂的问题,提供了一种利用含油污泥制备高比表面积吸附剂的方法,本发明先对含油污泥进行干燥、
煅烧后将其分别放入浓
硫酸、甲醇溶液和强
碱中进行表面改性,得到类似蜂窝状,微孔分布较均匀的表面,再将
膨润土酸活化后与含油污泥混合,并加入电石和
盐酸,反应结束后干燥、热解即可,本发明制备得到的吸附剂,比表面积巨大,吸附容量大,化学性质稳定,可重复利用,不仅改善油泥热解残渣本身物理、化学性能的不足,而且提高热解残渣的吸附性能,可应用到废
水处理中。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:(1)称取500~800g含油污泥,先将其放入室外暴晒2~3天,暴晒后放入烘箱中在100~
120℃下干燥3~5h,将干燥后的含油污泥放入
球磨机中
研磨,过筛得80~100目粉末,将粉末装入
坩埚中,并置于
马弗炉,在500~800℃下进行高温煅烧20~30min,煅烧后冷却至室温;
(2)将上述煅烧后的粉末按固液比1:3与
质量分数90%硫酸进行混合浸泡,浸泡15~20h后过滤,将滤渣按质量比1:1放入质量分数30%甲
醛溶液浸泡2~4h,过滤得滤渣,将滤渣按质量比1:5放入质量分数35%氢
氧化钠溶液中浸泡5~8h,浸泡后离心分离得沉淀物,将沉淀物依次用丙
酮、无水
乙醇、去离子水清洗2~3次,清洗后的固体放入烘箱中,在110~120℃下干燥3~5h,备用;
(3)称取200~300g膨润土,将其按固液比1:2与质量分数15%盐酸混合,并加热至
沸腾,保持沸腾状态30~40min,沸腾后冷却至室温,抽滤,将滤渣放入烘箱中在100~110℃下干燥2~3h,干燥后研磨、过筛得80~100目粉末;
(4)将上述膨润土粉末按质量比1:5与步骤(2)备用的固体混合,向混合物中加入总质量2~4%电石,并加入电石质量1:1的质量分数5%盐
酸溶液,进行搅拌反应30~50min,反应结束后干燥完全,将干燥后的固体放入500mL的不锈
钢杯中,盖上开有小孔的盖,然后将
不锈钢杯放入马弗炉恒温区,在600~900℃恒温下热解50~70min,热解后保温1~2h后冷却至室温;
(5)将上述冷却至室温的固体先用浓度为1.5mol/L盐酸清洗1~2遍,再用蒸馏水清洗固体至滤液为中性,清洗后的固体干燥,即可得到高比表面积吸附剂。
[0006] 本发明制备得到的高比表面积吸附剂的比表面积为225~255m2/g,微孔在1.6~2.0nm,中孔在3.5~4.5nm,总孔体积0.8~1.4cc/g对废水进行吸附处理可对COD去除率达
45~55%,在水处理方面具有广泛的应用前景。
本发明的有益效果是:
(1)本发明制备得到的吸附剂,比表面积巨大,吸附容量大,化学性质稳定,可重复利用;
(2)本发明制备得到的吸附剂不仅改善油泥热解残渣自身物理、化学性能的不足,而且提高其吸附性能,可广泛应用到废水处理中。
具体实施方式
[0007] 称取500~800g含油污泥,先将其放入室外暴晒2~3天,暴晒后放入烘箱中在100~120℃下干燥3~5h,将干燥后的含油污泥放入球磨机中研磨,过筛得80~100目粉末,将粉末装入坩埚中,并置于马弗炉,在500~800℃下进行高温煅烧20~30min,煅烧后冷却至室温;将上述煅烧后的粉末按固液比1:3与质量分数90%硫酸进行混合浸泡,浸泡15~20h后过滤,将滤渣按质量比1:1放入质量分数30%甲醛溶液浸泡2~4h,过滤得滤渣,将滤渣按质量比1:5放入质量分数35%氢氧化钠溶液中浸泡5~8h,浸泡后离心分离得沉淀物,将沉淀物依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗2~3次,清洗后的固体放入烘箱中,在110~120℃下干燥3~5h,备用;称取200~300g膨润土,将其按固液比1:2与质量分数15%盐酸混合,并加热至沸腾,保持沸腾状态30~40min,沸腾后冷却至室温,抽滤,将滤渣放入烘箱中在100~110℃下干燥2~3h,干燥后研磨、过筛得80~100目粉末;将上述膨润土粉末按质量比1:5与步骤(2)备用的固体混合,向混合物中加入总质量2~4%电石,并加入电石质量1:1的质量分数5%盐酸溶液,进行搅拌反应30~50min,反应结束后干燥完全,将干燥后的固体放入500mL的不锈钢杯中,盖上开有小孔的盖,然后将不锈钢杯放入马弗炉恒温区,在600~900℃恒温下热解50~70min,热解后保温1~2h后冷却至室温;将上述冷却至室温的固体先用浓度为
1.5mol/L盐酸清洗1~2遍,再用蒸馏水清洗固体至滤液为中性,清洗后的固体干燥,即可得到高比表面积吸附剂。
[0008] 实例1首先称取500g含油污泥,先将其放入室外暴晒2天,暴晒后放入烘箱中在100℃下干燥
3h,将干燥后的含油污泥放入球磨机中研磨,过筛得80目粉末,将粉末装入坩埚中,并置于马弗炉,在500℃下进行高温煅烧20min,煅烧后冷却至室温;将上述煅烧后的粉末按固液比
1:3与质量分数90%硫酸进行混合,浸泡15h后过滤,过滤后将滤渣按质量比1:1放入质量分数30%甲醛溶液浸泡2h,过滤,将滤渣按质量比1:5放入质量分数35%氢氧化钠溶液中浸泡
5h,浸泡后离心分离得沉淀物,将沉淀物依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗2次,清洗后的固体放入烘箱中,在110℃下干燥3h,备用;称取200g膨润土,将其按固液比1:2与质量分数15%盐酸混合,并加热至沸腾,保持沸腾状态30min,沸腾后冷却至室温,抽滤,将滤渣放入烘箱中,在100℃下干燥2h,干燥后研磨、过筛得80目粉末;将上述膨润土粉末按质量比1:5与备用的固体混合,向混合物中加入总质量2%电石,并加入电石质量1:1的质量分数5%盐酸溶液,进行搅拌反应30min,反应结束后干燥完全,将干燥后的固体放入500mL的不锈钢杯中,盖上开有小孔的盖,然后将不锈钢杯放入马弗炉恒温区,分别在600℃恒温下热解
50min,热解后保温1h后冷却至室温;将上述冷却至室温的固体先浓度为1.5mol/L的盐酸清洗1遍,再用蒸馏水清洗至滤液至中性,将清洗后固体干燥,即可得到高比表面积吸附剂。
[0009] 本发明制备得到的高比表面积吸附剂的比表面积为225m2/g,微孔在1.6nm,中孔在3.5nm,总孔体积0.8cc/g对废水进行吸附处理可使COD去除率达45%,在水处理方面具有广泛的应用前景。实例2
首先称取650g含油污泥,先将其放入室外暴晒2.5天,暴晒后放入烘箱中在110℃下干燥4h,将干燥后的含油污泥放入球磨机中研磨,过筛得90目粉末,将粉末装入坩埚中,并置于马弗炉,在650℃下进行高温煅烧25min,煅烧后冷却至室温;将上述煅烧后的粉末按固液比1:3与质量分数90%硫酸进行混合,浸泡17h后过滤,过滤后将滤渣按质量比1:1放入质量分数30%甲醛溶液浸泡3h,过滤,将滤渣按质量比1:5放入质量分数35%氢氧化钠溶液中浸泡
6.5h,浸泡后离心分离得沉淀物,将沉淀物依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗2次,清洗后的固体放入烘箱中,在115℃下干燥4h,备用;称取250g膨润土,将其按固液比1:2与质量分数15%盐酸混合,并加热至沸腾,保持沸腾状态35min,沸腾后冷却至室温,抽滤,将滤渣放入烘箱中,在105℃下干燥2.5h,干燥后研磨、过筛得90目粉末;将上述膨润土粉末按质量比
1:5与备用的固体混合,向混合物中加入总质量3%电石,并加入电石质量1:1的质量分数5%盐酸溶液,进行搅拌反应40min,反应结束后干燥完全,将干燥后的固体放入500mL的不锈钢杯中,盖上开有小孔的盖,然后将不锈钢杯放入马弗炉恒温区,分别在750℃恒温下热解
60min,热解后保温1.5h后冷却至室温;将上述冷却至室温的固体先浓度为1.5mol/L的盐酸清洗1遍,再用蒸馏水清洗至滤液至中性,将清洗后固体干燥,即可得到高比表面积吸附剂。
[0010] 本发明制备得到的高比表面积吸附剂的比表面积为235m2/g,微孔在1.8nm,中孔在4.0nm,总孔体积1.2cc/g对废水进行吸附处理可使COD去除率达50%,在水处理方面具有广泛的应用前景。
[0011] 实例3首先称取800g含油污泥,先将其放入室外暴晒3天,暴晒后放入烘箱中在120℃下干燥
5h,将干燥后的含油污泥放入球磨机中研磨,过筛得100目粉末,将粉末装入坩埚中,并置于马弗炉,在800℃下进行高温煅烧30min,煅烧后冷却至室温;将上述煅烧后的粉末按固液比
1:3与质量分数90%硫酸进行混合,浸泡20h后过滤,过滤后将滤渣按质量比1:1放入质量分数30%甲醛溶液浸泡4h,过滤,将滤渣按质量比1:5放入质量分数35%氢氧化钠溶液中浸泡
8h,浸泡后离心分离得沉淀物,将沉淀物依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗3次,清洗后