从废水中去除污染物的制作方法

本申请是pct国际申请，其要求2016年2月17日提交的题为“从废水中去除硒”的美国临时申请序列号no.62/296,368和2016年9月12日提交的题为“从废水中去除污染物”的美国申请序列号no.15/262,543的权益和优先权，两者都通过引用并入本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

无。

发明领域

本发明涉及从炼油厂工艺用水中去除污染物。

背景技术

废水中的污染物是已知问题，硒是已知的污染物。硒是一种类金属元素，对健康和环境有着有据可查的影响。硒在环境中自然循环，但平衡可能受到人为活动的严重破坏和影响，包括采矿、矿物加工、农业、石油精炼和煤基发电。因此，由于某些硒物种与环境损害之间建立了联系，包括水禽和鱼类中的生物累积和生殖异常，地表水和地下水中的硒水平迅速引起全球关注。为此，倾向于产生大量毒性最大的硒物种，即硒代氰酸盐、亚硒酸盐和硒酸盐的行业，必须采取措施确保其排放物满足允许的释放标准。在目前可用的技术中，硒与金属盐(例如铁、铜、铝等)的共沉淀似乎是最常见的。然而，该技术的潜在缺点包括优先适用鯝于选择硒物种，生产大量污泥，这些污泥必须经常根据毒性处置程序进行处理和/或一般无法满足全球环境部门制定的极低允许限度。

然而，硒的化学性质使其从溶液中除去变得困难和复杂。虽然硒以其元素状态不可溶，但硒具有四种氧化态(-2、0、+4和+6)，这使其易于形成许多高度可溶的化合物，因此很难从水溶液中除去。结果，先前的去除方法要么令人失望，要么在某些情况下大多无效。因此，明确需要从水溶液中除去硒的改进方法。

一些技术结合微生物来控制硒的氧化态并使硒更易于去除。现有系统需要多个容器，这增加费用。这些系统也可以使用溶解氧浓度小于1mg/l的厌氧环境。在这些溶解氧浓度下，所产生的水如果直接排出则可能对水生生物产生有害影响，并且可能需要增加费用以将溶解氧浓度增加到合适的水平。

技术实现要素：
摘要

公开了一种从水溶液中除去se(iv)的方法。该方法开始于用含水氧化剂氧化含水硒溶液以产生se(iv)溶液。然后使se(iv)溶液与固体吸着剂接触。然后将来自se(iv)溶液的se(iv)同时吸附并包封在吸着剂上以形成废吸着剂。然后可以处置废固体吸着剂。

在一个替代实施方案中，教导了一种方法，其基本上包括在约20℃至约70℃的温度和约ph4至约7的ph下用含水氧化剂氧化含水硒代氰酸盐溶液，产生se(iv)溶液。然后使se(iv)溶液与固体多孔粒状氢氧化铁吸着剂接触。然后将来自se(iv)溶液的se(iv)同时吸附并包封在固体多孔粒状氢氧化铁吸着剂上，形成废多孔粒状氢氧化铁吸着剂。然后处置废多孔粒状氢氧化铁吸着剂。

在一个替代实施方案中，教导了一种方法，包括在约20℃至约70℃的温度和约ph4至约7的ph下用含水氧化剂氧化含水硒代氰酸盐溶液，产生se(iv)溶液。然后可以用se(iv)溶液和含水好氧微生物溶液形成浆液，同时使浆液与固体吸着剂接触。设想含水好氧微生物溶液含有大于1mg/l的溶解氧含量和大于-50mv的氧还原电位。然后将来自浆液的se(iv)同时吸附并包封在固体吸着剂上以形成废吸着剂。然后可以处置废吸着剂和好氧微生物。

附图的简要说明

通过参考以下结合附图的描述，可以获得对本发明及其益处的更完整的理解，其中：

图1描绘了该方法。

图2描绘了将硒氧化成se(iv)的条件。

图3描绘了使用固体粒状氢氧化铁吸着剂去除se(iv)。

详细说明

现在转到本发明一种或多种优选布置的详细描述，应当理解，本发明的特征和概念可以以其他布置表现出来，并且本发明范围不限于所描述或说明的实施方案。本发明的范围仅限于以下权利要求的范围。

公开了一种从水溶液中除去硒的方法。如图1所示，该方法开始于用含水氧化剂氧化含水硒溶液以产生主要为se(iv)的溶液103。然后使se(iv)溶液通过固体吸着剂接触105。然后将来自溶液的se(iv)同时吸附并包封在固体吸着剂上以形成废吸着剂107。然后可以处置废吸着剂109。

在一个实施方案中，含水硒溶液包含含水硒代氰酸盐(secn-)溶液。硒代氰酸盐溶液可以从任何已知的含水硒代氰酸盐来源获得。含水硒代氰酸盐溶液的来源的实例可以来自含有硒的化石原料(例如含硒原油、页岩油和煤)的加工。预计该方法处理的溶液浓度可以为约5ppb至约7ppm或约3ppb至约10ppm。

在一个实施方案中，se(iv)溶液还含有好氧微生物。好氧微生物可以广义地定义为能够在含氧环境中存活和生长的生物，例如专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌和耐氧厌氧菌。或者定义，含水好氧微生物溶液可以广义地定义为溶解氧含量大于1mg/l且氧还原电位大于-50mv的溶液。

用于本方法的含水氧化剂可以是能够氧化含水硒溶液的任何常规已知的氧化剂。可以使用的氧化剂的实例包括naocl、h2o2、kmno4、clo2或臭氧。

本方法中使用的含水氧化剂的量取决于含水硒代氰酸盐溶液中存在的硒的量。对于含水硒代氰酸盐溶液的实例，与含水氧化剂的反应可导致产生主要se(iv)的水溶液。

尽管反应ph取决于在一个实施方案中所选的反应物，但可以设想氧化ph为约ph4至约7。在该实施方案中，不需要将酸加入到氧化反应中。反应温度还取决于所选的反应物。在一个实施方案中，设想氧化温度为20℃至70℃。

然后可使se(iv)溶液与固体吸着剂接触以形成废吸着剂。废吸着剂不一定意指不再吸附se(iv)的吸着剂，而是指已经与se(iv)溶液接触过的吸着剂。在一个实施方案中，固体吸着剂可以是粒状氢氧化铁。在其他实施方案中，吸着剂可以是：粒状氢氧化铁(gfh)、3-氨基丙基官能化硅胶、3-巯基丙基官能化硅胶、硅胶上的聚乙烯亚胺、resintechasm10hp、purolitearsenx、thiolsamms(thsl-07)、lanxessfo36、lanxessm500、thiolsamms(thsl-63)、fe-edasamms(fesl-63)、xtractitegn、硫改性铁(smi)、zrbpap、bayoxidee33、dowabsorbsiaads500，或其组合。在该实施方案中，在氧化反应后不通过任何化学添加来调节se(iv)溶液的ph，并且流过固体吸着剂的溶液的ph在约ph4至约7的范围内。设想硒可以同时吸附到固体吸着剂上或包封在固体吸着剂上。在一个实施方案中，包封硒的想法包括固定硒。在该实施方案中，硒不被吸着剂包封，而是固定在吸着剂上。在se(iv)溶液还含有好氧微生物的情况下，这种同时吸附和包封可以在好氧微生物的存在下进行。

在一个替代实施方案中，产生se(iv)溶液和含水好氧微生物溶液的浆液。在该实施方案中，se(iv)的同时吸附和包封可以在好氧微生物的存在下进行。

在最后的步骤中，在一个实施方案中，可以实现硒和废吸着剂的去除，而不需要如共沉淀技术通常所需的过滤、压制或结块。废吸着剂可以作为废物处置。在另一个实施方案中，可以通过使用固体去除技术如澄清或膜过滤来完成硒和固体吸着剂的去除。还设想可以发生这样的情况，其中存在好氧微生物，在处置废吸着剂之前分离好氧微生物。该分离步骤可以用任何已知的方法或装置完成，包括膜、重力分离或甚至澄清器。然后可以同时处置好氧微生物与废吸着剂。如图2所示，含水硒代氰酸盐与含水氧化剂(naocl)反应，导致形成含有主要se(iv)的溶液。从该图中可以看出，不同的反应条件(ph、温度、时间、naocl浓度)导致硒物种的不同分布，并且对于硒代氰酸盐氧化成se(iv)，不需要添加酸来调节ph。

如图3所示，使80％se(iv):20％se(vi)混合物流过固体粒状氢氧化铁吸着剂床。从该图中可以看出，se(iv)和se(vi)吸附在粒状氢氧化铁吸着剂上所需的停留时间小于10分钟。这种多相反应的快速性使其成为间歇方法或流动方法的理想选择。

最后，应该注意的是，对任何参考文献的讨论并不是承认它是本发明的现有技术，尤其是具有在本申请的优先权日之后的公开日期的任何参考文献。同时，下面的每个权利要求在此作为本发明的另外的实施方案并入该详细描述或说明书中。

尽管已经详细描述了本文描述的系统和方法，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换和变更。本领域技术人员可能能够研究优选实施方案并确定实践本发明的其他方式，这些方式并不完全如本文所述。发明人的意图是，本发明的变型和等同物在权利要求的范围内，而说明书、摘要和附图不用于限制本发明的范围。本发明特别旨在与以下权利要求及其等同物一样广泛。