一种处理低COD污水的吸附剂及其制备方法和应用与流程

一种处理低cod污水的吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种处理低cod污水的吸附剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.石油化工企业每年排放的污水数量较多，并且具有污染物质种类丰富、污染情况严重、对自然环境危害较大等特点。化学需氧量（简称cod）是水环境监测中的重要指标。
3.石化污水主要处理手段是由污水处理车间经过滤法、生物法等手段进行一级处理，可将cod控制在100mg/l以下，即达到gb 8978-1996的排放标准。但根据我国2015年颁布的《石油化学工业污染物排放标准（gb31571-2015）》之规定，在国土开发密度已经较高环境承载能力开始减弱、或水环境容量较小、生态环境脆弱等地区，直接排至受纳水体的cod最高值为50mg/l，目前亟需开发适合石化二级出水水质的深度处理技术。
4.吸附技术处理污水是目前环境污染治理的常用技术之一，该技术在工业水处理中多用来吸附脱除微量污染物，以达到深度净化的目的。吸附法所用吸附剂的选择是技术的关键。以活性炭为代表等无机吸附材料具有高的比表面积、多孔性和特殊的表面特性是目前污水处理技术中最为常见的一种吸附剂。然而，石化二级污水的污染物浓度远低于一级污水，导致吸附剂与污染物碰撞几率小，所以石化污水的二级处理较一级污水处理更为困难，满足gb31571-2015排放标准具有较大的难度。
5.同时，由于石化二级污水主要含油、甲苯、苯酚、氯苯、氯仿、萘等有机污染物，增加了处理难度。因此，制备与石化污水污染物具有特定吸附作用的吸附剂，可以更有效地将污染物富集，达到gb 31571-2015对污水cod的排放要求。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种处理低cod污水的吸附剂及其制备方法和应用。本发明提供的吸附剂能够实现低cod污水中污染物的高效吸附，出水cod低于50mg/l，多次重复使用吸附稳定性好。
7.本发明第一方面提供了一种处理低cod污水的吸附剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将活性炭、石油焦粉碎，与水按比例加入到带有回流冷凝的反应器中，加入活化剂，在80～95℃进行搅拌反应；（2）反应完成后滤除水，按步骤（1）相同比例加入水，重复步骤（1）搅拌反应，获得混合物；（3）将混合物进行水洗、干燥，制得吸附剂。
8.本发明方法中，步骤（1）中的活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭等中的一种或几种，优选椰壳活性炭和果壳活性炭，二者的比例为1:1～2:1。
9.本发明方法中，步骤（1）中所述的石油焦为针状焦、海绵焦或弹丸焦等中的一种或几种，优选针状焦。
10.本发明方法中，步骤（1）中所述的活性炭、石油焦粉碎至粒径为0.5～1.0cm。
11.本发明方法中，步骤（1）中所述的活性炭、石油焦、水的质量比=1:（0.25～4）:（50～80）。
12.本发明方法中，步骤（1）中所述的活化剂为naoh、koh等中的至少一种。活化剂与活性炭、石油焦之和的质量比为2: 1～4: 1。
13.本发明方法中，步骤（1）中所述的搅拌反应速率为100～200r/min，反应时间为5～6h。
14.本发明方法中，步骤（2）重复步骤（1）搅拌反应过程2～3次。
15.本发明方法中，步骤（3）混合物水洗至ph中性。干燥温度为110～120℃，干燥时间为3～5h，可以采用鼓风干燥等干燥方式。
16.本发明方法中，进一步还包括步骤（4），将步骤（3）制得的吸附剂与苯乙烯胶乳或/和丙烯酸酯胶乳干粉进行复配，得到吸附效果更好的高效吸附剂。
17.本发明方法中，步骤（4）所述的复配在110～120℃进行。
18.本发明方法中，步骤（4）所述吸附剂与胶乳干粉的质量比为60:40～99: 5。
19.本发明方法中，步骤（4）所述的苯乙烯胶乳或/和丙烯酸酯胶乳干粉可以是有孔型，也可以是无孔型。
20.本发明第二方面提供了一种处理低cod污水的吸附剂，所述吸附剂是采用上述本发明方法制备的。
21.本发明第三方面提供了所制备的吸附剂的应用，用于低cod污水处理，低cod污水主要来源为二级石化污水，其中cod浓度一般低于100mg/l。所述污水中主要含有油、甲苯、苯酚、氯苯、氯仿、萘等有机污染物中的至少一种。所述污水的处理条件为：吸附剂与污水混合，在室温常压、ph为6-9的条件下进行吸附。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）针对低cod污水的特征，本发明通过多孔结构和traube规则，制得处理低cod污水的吸附剂，实现低cod污水中有机污染物的高效吸附，使得处理后的二级石化污水cod达到gb 31571-2015排放要求。
23.（2）本发明吸附剂是以活性炭、石油焦制备得到，所涉及原料工艺安全环保、易于工业化，产品性能稳定，经过多次重复使用后仍具有理想的吸附性能。
24.（3）本发明将吸附剂与苯乙烯胶乳或/和丙烯酸酯胶乳干粉复配制备高效吸附剂，部分胶乳吸附、渗透于吸附剂空隙结构中，制得吸附效果更好的吸附剂，能够实现二级石化污水的深度处理。
具体实施方式
25.下面通过实施例来进一步说明本发明吸附剂及其制备方法和效果。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
26.以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均从常规生化试剂商店购买得到。
27.本发明实施例中活性碳和石油焦在使用前均粉碎至粒径 0.5～1cm。
28.实施例10.4 g椰壳活性炭、0.4 g果壳活性炭、0.2 g针状焦和40 g去离子水转移至带回流冷凝、控温搅拌装置的反应釜中。设定搅拌速度为100r/min、温度为80℃，加入2g naoh，搅拌反应5 h后滤除水。按照相同比例再加入去离子水，重复搅拌反应2次，获得混合物。将混合物水洗至ph值为中性后，再转移至鼓风烘箱中110℃鼓风干燥3 h后，制得吸附剂a1。
29.实施例20.2 g煤质活性炭、0.8 g海绵焦和16 g去离子水转移至带回流冷凝、控温搅拌装置的反应釜中。设定搅拌速度为200r/min、温度为95℃，加入4g koh，搅拌反应6 h后滤除水。按前述相同比例再加入去离子水，重复搅拌反应3次，获得混合物。将混合物水洗至ph中性后，再转移至鼓风烘箱中120℃鼓风干燥5 h后，制得吸附剂a2。
30.实施例30.2 g果壳活性炭、0.4 g海绵焦、0.2 g弹丸焦和12 g去离子水转移至带回流冷凝、控温搅拌装置的反应釜中。设定搅拌速度为150r/min、温度为90℃，加入1g naoh和2g koh，搅拌反应5 h后滤除水。按照前述相同比例加入去离子水，重复搅拌反应2次，获得混合物。将混合物水洗至ph中性后，再转移至鼓风烘箱中115 ℃鼓风干燥4 h后，制得吸附剂a3。
31.实施例4同实施例1，不同在于：将实施例1中120℃鼓风干燥5h后的吸附剂a1，按照a1与苯乙烯胶乳干粉的质量比为80:20均匀混合，制得吸附剂b1。
32.实施例5同实施例2，不同在于：将实施例1中120℃鼓风干燥5h后的吸附剂a2，按照a2与丙烯酸酯胶乳干粉的质量比为99:5均匀混合，制得吸附剂b2。
33.实施例6同实施例3，不同在于：将实施例1中120℃鼓风干燥5h后的吸附剂a3，按照a3与胶乳干粉的质量比为60:40均匀混合，其中苯乙烯胶乳干粉和丙烯酸酯胶乳干粉的比例为1:1，制得吸附剂b3。
34.比较例1同实施例1，不同在于：步骤（1）采用0.5 g椰壳活性炭、0.5 g果壳活性炭，不使用针状焦，制得吸附剂c1。
35.比较例2同实施例1，不同在于：步骤（1）采用1.0g针状焦，不使用活性炭，制得吸附剂c2。
36.比较例3同实施例1，不同在于：步骤（1）反应温度为70℃，制得吸附剂c3。
37.比较例4同实施例1，不同在于：取消步骤（2），步骤（1）反应后直接进行水洗、干燥，制得吸附剂c4。
38.比较例5同实施例4，不同在于：将实施例1中120℃鼓风干燥5h后吸附剂冷却至50℃后，再与苯乙烯胶乳干粉混合，制得吸附剂c5。
39.测试例
采用静态吸附法评价本发明实施例和比较例制备的吸附剂处理低cod石化污水的性能。所处理石化污水中，主要含有油、甲苯、氯苯等有机污染物，其中cod浓度为105mg/l。
40.取各实施例和比较例制备的吸附剂，分别加入装有50ml石化污水的锥形瓶中，放入恒温振荡器中在298.15k下恒温振荡24h后，取上清液采用hj 828-2017所述方法，测定吸附后污水的cod值。同时在120℃进行再生处理。吸附结果见表1。
41.表1石化污水静态吸附结果以上结果表明，本发明制备的吸附剂可将石化二级污水cod值降至30mg/l以下，满足gb 31571-2015对污水cod的排放要求。
42.以上关于本发明吸附剂及其制备过程的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在本发明的保护范围内。