含油污泥基吸附碳材料的制備及其除油性能研究
發(fā)布時間:2021-01-14 16:49
含油污泥是石油工業(yè)生產過程中產生的一種成分復雜、較難處理的危險廢棄物,具有穩(wěn)定性強、含油率及含水率變化較大等特征,早已被諸多國家或地區(qū)列入其各自的危險廢棄物名單,對其進行無害化處理、資源化應用已經成為石油工業(yè)環(huán)境保護重點關注的內容之一。本文以油田含油污泥為原料、鋸末為增碳劑,制備了含油污泥基吸附碳材料。以原油吸附能力為指標對比了ZnCl2、K2CO3、NaOH、H2SO4和K2CO3五種活化劑對吸附碳材料除油效果的促進作用。結果表明,ZnCl2在五種活化劑中效果最好;物理吸附、表面官能團含量測定及傅里葉變換紅外分析結果表明,所制備的碳材料的吸附性能與其中孔容積密切相關,與表面官能團含量沒有明顯的關系?妆砻嬗-OH、-C=O和苯環(huán)上的-C=C-等基團,有利于含油污水中石油類物質的吸附去除。而后以單因素法分別確定了ZnCl2和NaOH為活化劑時吸附碳材料的最佳制備條件。其中:以ZnCl2為活化劑制備吸附碳材料的最優(yōu)條件為:炭化溫度510℃,炭化時間2.5 h,升溫速率15℃/min,固液比例為1:2.5,ZnCl2濃度為5 mol/L,含油污泥與鋸末質量比為1:1;以NaOH為活化劑制備...
【文章來源】:西安石油大學陜西省
【文章頁數】:79 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
我國含油污泥及未治理油泥產量的變化趨勢
第一章緒論3燒、熱解后的含油污泥殘渣制備建筑材料[13]。目前國內外關于含油污泥制備建筑材料的方向主要有[14]:(1)將脫水后的油泥或含油污泥焚燒、熱解殘渣等通過固化、燒結等方式制成各類磚;(2)將含油污泥焚燒灰渣或者經脫水、油回收后的污泥當作水泥的原料,生產硅酸鹽水泥。勝利油田關于含油污泥制備建材的工藝如圖1-2所示。以含油污泥制備建材或生產硅酸鹽水泥的煅燒過程中會產生一定量的二噁英等氣體,所制備的建材會存在重金屬浸出速率不達標的問題,這是限制含油污泥在建筑材料應用的技術瓶頸[15-16]。圖1-2含油污泥制備建材工藝流程圖(2)含油污泥轉變?yōu)橄鹉z或塑料制品生產的填料劑由于部分處理后的含油污泥顆粒細、碳酸鈣含量較高,因此其處理后殘渣可作為橡膠生產的填料。將含油污泥轉化成高值化的填充劑,使得碳酸鈣含量較高的含油污泥產生一定的經濟效益。南京大學研究團隊將污泥熱解殘渣作為填充劑和著色劑,應用于聚乙烯系列產品及橡膠系列產品。污泥熱解殘渣橡膠密封圈的制備中取得了較好的效果。在不改變原有橡膠圈制備工藝的前提下,加入5%~8%的污泥熱解殘渣,密封圈的拉伸強度等性能明顯提高[17]。(3)含油污泥制備絮凝劑在含油污泥的諸多來源中,由于含油污水處理經常使用無機絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)及聚合硫酸鐵(PFS)等,絮凝劑的水解產物最終與水中原油、顆粒懸浮物等污染物質沉降下來形成含油污泥,此類含油污泥中含有大量的鋁(主要是Al(OH)3和少量Al2O3)或鐵(主要是Fe(OH)3和少量Fe2O3),將其制成絮凝劑并再利用既能節(jié)省資源,又能實現含油污泥的原位利用[18]。夏新等[19]在含油污泥中加入一定濃度的HCl,使泥中的Al轉化為AlCl3,而后以酸化后的泥制備水處理劑(PAC),并用其處理模擬染料廢水。結?
西安石油大學碩士學位論文8圖1-3以ZnCl2等為活化劑制備吸附碳材料的工藝流程圖目前常用活化劑制備吸附碳材料的制備條件及比表面積狀況見表1-2。表1-2常用活化劑制備吸附碳材料的情況比較活化劑污泥與活化劑比例活化溫度(oC)活化時間(min)比表面積(m2/g)數據來源ZnCl21g:2.5ml60045606.44[65]ZnCl21g:2.5ml55050397.90[66]ZnCl21g:2.5ml55060227.00[67]ZnCl21:2.5(質量比)8001201249.00[68]ZnCl21:2.5(質量比)650120796.00[69]KOH1g石油焦:1gKOH850803292.00[70]KOH1:2(質量比)80090287.00[71]KOH1:1(質量比)50060135.00[72]KOH1:1(質量比)75030950.00[73]H2SO41:1(質量比)65030216.00[74]H2SO41:1(質量比)62530390.00[75]H3PO41g:2.4(質量比)45060423.60[76]K2CO35:1.5(質量比)7501665.48[77]K2CO31g:3ml75090265.89[78]1.3.2.3耦合活化法耦合活化法就是指將化學活化法與物理活化法聯(lián)合使用,將原料先經過化學活化劑處理,而后在物理活化劑的氛圍下活化,在二者的共同作用下形成孔隙度發(fā)達的碳材料。國外研究人員將H3PO4與CO2聯(lián)合使用制備出比表面積接近3700m2/g的高比表面積活性炭[79]。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]含油污泥熱解技術研究進展[J]. 黃靜,劉建坤,蔣廷學,吳春方,許卓奇,馬小東,文佳鑫,王淑榮. 化工進展. 2019(S1)
[2]有機污染場地微生物修復研究進展[J]. 李亞嬌,張靜玉,李家科. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術. 2019(02)
[3]活性污泥混合木屑制備生物質燃料及其燃燒特性的研究[J]. 林浚銘,吳小龍,吳璐超,黎煒,官寶紅. 可再生能源. 2019(02)
[4]含油污泥資源化處理新技術研究現狀與展望[J]. 陳思,劉天恩,楊紅麗,武世新. 應用化工. 2018(11)
[5]含油污泥熱解殘渣特性及其資源化利用研究概述[J]. 李金靈,屈撐囤,朱世東,范夏韻,朱治輝. 材料導報. 2018(17)
[6]含油污泥基型煤成型條件及燃燒速率研究[J]. 王鳳超,屈撐囤,王瑛,魚濤,薛晨. 應用化工. 2018(07)
[7]含油污泥處置技術的新發(fā)展及其應用現狀[J]. 王玉華,陳傳帥,孟娟,韓蕓英,李愛民,王棟. 安全與環(huán)境工程. 2018(03)
[8]我國含油污泥資源化處理技術發(fā)展研究[J]. 謝祎敏,徐榮樂,趙侶璇,劉凱,覃楠鈞. 輕工科技. 2018(02)
[9]城市污泥無害化建材技術發(fā)展研究[J]. 王晶,劉耕良,全寶強. 低溫建筑技術. 2017(12)
[10]農田土壤中生物質炭的老化及其對有機污染物吸附-解吸影響的研究進展[J]. 卿敬,張建強,關卓,唐翔宇. 土壤. 2017(05)
博士論文
[1]基于ZnCl2活化法的污泥基活性炭制備及其延緩MBR膜污染研究[D]. 李鑫.哈爾濱工業(yè)大學 2014
碩士論文
[1]磁性花生殼基活性炭的制備及其吸附性能研究[D]. 陶利春.西南交通大學 2016
[2]生物炭固定化菌群研制及其修復芘-Cr(Ⅵ)復合污染土壤研究[D]. 顧玲峰.上海大學 2016
[3]表面改性活性炭對鉻污染土壤的穩(wěn)定化研究[D]. 楊寶滋.武漢科技大學 2015
[4]Fenton強化污泥基活性炭的制備及其應用[D]. 王亞琛.上海交通大學 2014
[5]污泥活性炭的制備及其應用研究[D]. 趙晶晶.華南理工大學 2013
[6]污泥基生物炭制備及其保肥效能的應用研究[D]. 白旭佳.哈爾濱工業(yè)大學 2012
本文編號:2977198
【文章來源】:西安石油大學陜西省
【文章頁數】:79 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
我國含油污泥及未治理油泥產量的變化趨勢
第一章緒論3燒、熱解后的含油污泥殘渣制備建筑材料[13]。目前國內外關于含油污泥制備建筑材料的方向主要有[14]:(1)將脫水后的油泥或含油污泥焚燒、熱解殘渣等通過固化、燒結等方式制成各類磚;(2)將含油污泥焚燒灰渣或者經脫水、油回收后的污泥當作水泥的原料,生產硅酸鹽水泥。勝利油田關于含油污泥制備建材的工藝如圖1-2所示。以含油污泥制備建材或生產硅酸鹽水泥的煅燒過程中會產生一定量的二噁英等氣體,所制備的建材會存在重金屬浸出速率不達標的問題,這是限制含油污泥在建筑材料應用的技術瓶頸[15-16]。圖1-2含油污泥制備建材工藝流程圖(2)含油污泥轉變?yōu)橄鹉z或塑料制品生產的填料劑由于部分處理后的含油污泥顆粒細、碳酸鈣含量較高,因此其處理后殘渣可作為橡膠生產的填料。將含油污泥轉化成高值化的填充劑,使得碳酸鈣含量較高的含油污泥產生一定的經濟效益。南京大學研究團隊將污泥熱解殘渣作為填充劑和著色劑,應用于聚乙烯系列產品及橡膠系列產品。污泥熱解殘渣橡膠密封圈的制備中取得了較好的效果。在不改變原有橡膠圈制備工藝的前提下,加入5%~8%的污泥熱解殘渣,密封圈的拉伸強度等性能明顯提高[17]。(3)含油污泥制備絮凝劑在含油污泥的諸多來源中,由于含油污水處理經常使用無機絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)及聚合硫酸鐵(PFS)等,絮凝劑的水解產物最終與水中原油、顆粒懸浮物等污染物質沉降下來形成含油污泥,此類含油污泥中含有大量的鋁(主要是Al(OH)3和少量Al2O3)或鐵(主要是Fe(OH)3和少量Fe2O3),將其制成絮凝劑并再利用既能節(jié)省資源,又能實現含油污泥的原位利用[18]。夏新等[19]在含油污泥中加入一定濃度的HCl,使泥中的Al轉化為AlCl3,而后以酸化后的泥制備水處理劑(PAC),并用其處理模擬染料廢水。結?
西安石油大學碩士學位論文8圖1-3以ZnCl2等為活化劑制備吸附碳材料的工藝流程圖目前常用活化劑制備吸附碳材料的制備條件及比表面積狀況見表1-2。表1-2常用活化劑制備吸附碳材料的情況比較活化劑污泥與活化劑比例活化溫度(oC)活化時間(min)比表面積(m2/g)數據來源ZnCl21g:2.5ml60045606.44[65]ZnCl21g:2.5ml55050397.90[66]ZnCl21g:2.5ml55060227.00[67]ZnCl21:2.5(質量比)8001201249.00[68]ZnCl21:2.5(質量比)650120796.00[69]KOH1g石油焦:1gKOH850803292.00[70]KOH1:2(質量比)80090287.00[71]KOH1:1(質量比)50060135.00[72]KOH1:1(質量比)75030950.00[73]H2SO41:1(質量比)65030216.00[74]H2SO41:1(質量比)62530390.00[75]H3PO41g:2.4(質量比)45060423.60[76]K2CO35:1.5(質量比)7501665.48[77]K2CO31g:3ml75090265.89[78]1.3.2.3耦合活化法耦合活化法就是指將化學活化法與物理活化法聯(lián)合使用,將原料先經過化學活化劑處理,而后在物理活化劑的氛圍下活化,在二者的共同作用下形成孔隙度發(fā)達的碳材料。國外研究人員將H3PO4與CO2聯(lián)合使用制備出比表面積接近3700m2/g的高比表面積活性炭[79]。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]含油污泥熱解技術研究進展[J]. 黃靜,劉建坤,蔣廷學,吳春方,許卓奇,馬小東,文佳鑫,王淑榮. 化工進展. 2019(S1)
[2]有機污染場地微生物修復研究進展[J]. 李亞嬌,張靜玉,李家科. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術. 2019(02)
[3]活性污泥混合木屑制備生物質燃料及其燃燒特性的研究[J]. 林浚銘,吳小龍,吳璐超,黎煒,官寶紅. 可再生能源. 2019(02)
[4]含油污泥資源化處理新技術研究現狀與展望[J]. 陳思,劉天恩,楊紅麗,武世新. 應用化工. 2018(11)
[5]含油污泥熱解殘渣特性及其資源化利用研究概述[J]. 李金靈,屈撐囤,朱世東,范夏韻,朱治輝. 材料導報. 2018(17)
[6]含油污泥基型煤成型條件及燃燒速率研究[J]. 王鳳超,屈撐囤,王瑛,魚濤,薛晨. 應用化工. 2018(07)
[7]含油污泥處置技術的新發(fā)展及其應用現狀[J]. 王玉華,陳傳帥,孟娟,韓蕓英,李愛民,王棟. 安全與環(huán)境工程. 2018(03)
[8]我國含油污泥資源化處理技術發(fā)展研究[J]. 謝祎敏,徐榮樂,趙侶璇,劉凱,覃楠鈞. 輕工科技. 2018(02)
[9]城市污泥無害化建材技術發(fā)展研究[J]. 王晶,劉耕良,全寶強. 低溫建筑技術. 2017(12)
[10]農田土壤中生物質炭的老化及其對有機污染物吸附-解吸影響的研究進展[J]. 卿敬,張建強,關卓,唐翔宇. 土壤. 2017(05)
博士論文
[1]基于ZnCl2活化法的污泥基活性炭制備及其延緩MBR膜污染研究[D]. 李鑫.哈爾濱工業(yè)大學 2014
碩士論文
[1]磁性花生殼基活性炭的制備及其吸附性能研究[D]. 陶利春.西南交通大學 2016
[2]生物炭固定化菌群研制及其修復芘-Cr(Ⅵ)復合污染土壤研究[D]. 顧玲峰.上海大學 2016
[3]表面改性活性炭對鉻污染土壤的穩(wěn)定化研究[D]. 楊寶滋.武漢科技大學 2015
[4]Fenton強化污泥基活性炭的制備及其應用[D]. 王亞琛.上海交通大學 2014
[5]污泥活性炭的制備及其應用研究[D]. 趙晶晶.華南理工大學 2013
[6]污泥基生物炭制備及其保肥效能的應用研究[D]. 白旭佳.哈爾濱工業(yè)大學 2012
本文編號:2977198
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