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(shí)間:2021-01-14 16:49
含油污泥是石油工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一種成分復(fù)雜、較難處理的危險(xiǎn)廢棄物,具有穩(wěn)定性強(qiáng)、含油率及含水率變化較大等特征,早已被諸多國(guó)家或地區(qū)列入其各自的危險(xiǎn)廢棄物名單,對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理、資源化應(yīng)用已經(jīng)成為石油工業(yè)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)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(biāo)對(duì)比了ZnCl2、K2CO3、NaOH、H2SO4和K2CO3五種活化劑對(duì)吸附碳材料除油效果的促進(jìn)作用。結(jié)果表明,ZnCl2在五種活化劑中效果最好;物理吸附、表面官能團(tuán)含量測(cè)定及傅里葉變換紅外分析結(jié)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(guān),與表面官能團(tuán)含量沒(méi)有明顯的關(guān)系。孔表面有-OH、-C=O和苯環(huán)上的-C=C-等基團(tuán),有利于含油污水中石油類物質(zhì)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(shí)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(shí)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(zhì)量比為1:1;以NaOH為活化劑制備...
【文章來(lái)源】:西安石油大學(xué)陜西省
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
我國(guó)含油污泥及未治理油泥產(chǎn)量的變化趨勢(shì)
第一章緒論3燒、熱解后的含油污泥殘?jiān)苽浣ㄖ牧蟍13]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)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?jiān)韧ㄟ^(guò)固化、燒結(jié)等方式制成各類磚;(2)將含油污泥焚燒灰渣或者經(jīng)脫水、油回收后的污泥當(dāng)作水泥的原料,生產(chǎn)硅酸鹽水泥。勝利油田關(guān)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(chǎn)硅酸鹽水泥的煅燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的二噁英等氣體,所制備的建材會(huì)存在重金屬浸出速率不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題,這是限制含油污泥在建筑材料應(yīng)用的技術(shù)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(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z或塑料制品生產(chǎn)的填料劑由于部分處理后的含油污泥顆粒細(xì)、碳酸鈣含量較高,因此其處理后殘?jiān)勺鳛橄鹉z生產(chǎn)的填料。將含油污泥轉(zhuǎn)化成高值化的填充劑,使得碳酸鈣含量較高的含油污泥產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。南京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)將污泥熱解殘?jiān)鳛樘畛鋭┖椭珓,?yīng)用于聚乙烯系列產(chǎn)品及橡膠系列產(chǎn)品。污泥熱解殘?jiān)鹉z密封圈的制備中取得了較好的效果。在不改變?cè)邢鹉z圈制備工藝的前提下,加入5%~8%的污泥熱解殘?jiān),密封圈的拉伸?qiáng)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(lái)源中,由于含油污水處理經(jīng)常使用無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)及聚合硫酸鐵(PFS)等,絮凝劑的水解產(chǎn)物最終與水中原油、顆粒懸浮物等污染物質(zhì)沉降下來(lái)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(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)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(jié)?
西安石油大學(xué)碩士學(xué)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(jiàn)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(shí)間(min)比表面積(m2/g)數(shù)據(jù)來(lái)源ZnCl21g:2.5ml60045606.44[65]ZnCl21g:2.5ml55050397.90[66]ZnCl21g:2.5ml55060227.00[67]ZnCl21:2.5(質(zhì)量比)8001201249.00[68]ZnCl21:2.5(質(zhì)量比)650120796.00[69]KOH1g石油焦:1gKOH850803292.00[70]KOH1:2(質(zhì)量比)80090287.00[71]KOH1:1(質(zhì)量比)50060135.00[72]KOH1:1(質(zhì)量比)75030950.00[73]H2SO41:1(質(zhì)量比)65030216.00[74]H2SO41:1(質(zhì)量比)62530390.00[75]H3PO41g:2.4(質(zhì)量比)45060423.60[76]K2CO35:1.5(質(zhì)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(xué)活化法與物理活化法聯(lián)合使用,將原料先經(jīng)過(guò)化學(xué)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(dá)的碳材料。國(guó)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(xiàn)】:
期刊論文
[1]含油污泥熱解技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 黃靜,劉建坤,蔣廷學(xué),吳春方,許卓奇,馬小東,文佳鑫,王淑榮. 化工進(jìn)展. 2019(S1)
[2]有機(jī)污染場(chǎng)地微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 李亞嬌,張靜玉,李家科. 環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù). 2019(02)
[3]活性污泥混合木屑制備生物質(zhì)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(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 陳思,劉天恩,楊紅麗,武世新. 應(yīng)用化工. 2018(11)
[5]含油污泥熱解殘?jiān)匦约捌滟Y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(dǎo)報(bào). 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(yú)濤,薛晨. 應(yīng)用化工. 2018(07)
[7]含油污泥處置技術(shù)的新發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 王玉華,陳傳帥,孟娟,韓蕓英,李愛(ài)民,王棟. 安全與環(huán)境工程. 2018(03)
[8]我國(guó)含油污泥資源化處理技術(shù)發(fā)展研究[J]. 謝祎敏,徐榮樂(lè),趙侶璇,劉凱,覃楠鈞. 輕工科技. 2018(02)
[9]城市污泥無(wú)害化建材技術(shù)發(fā)展研究[J]. 王晶,劉耕良,全寶強(qiáng). 低溫建筑技術(shù). 2017(12)
[10]農(nóng)田土壤中生物質(zhì)炭的老化及其對(duì)有機(jī)污染物吸附-解吸影響的研究進(jìn)展[J]. 卿敬,張建強(qiáng),關(guān)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(xué) 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(xué) 2016
[2]生物炭固定化菌群研制及其修復(fù)芘-Cr(Ⅵ)復(fù)合污染土壤研究[D]. 顧玲峰.上海大學(xué) 2016
[3]表面改性活性炭對(duì)鉻污染土壤的穩(wěn)定化研究[D]. 楊寶滋.武漢科技大學(xué) 2015
[4]Fenton強(qiáng)化污泥基活性炭的制備及其應(yīng)用[D]. 王亞琛.上海交通大學(xué) 2014
[5]污泥活性炭的制備及其應(yīng)用研究[D]. 趙晶晶.華南理工大學(xué) 2013
[6]污泥基生物炭制備及其保肥效能的應(yīng)用研究[D]. 白旭佳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
本文編號(hào):2977198
【文章來(lái)源】:西安石油大學(xué)陜西省
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
我國(guó)含油污泥及未治理油泥產(chǎn)量的變化趨勢(shì)
第一章緒論3燒、熱解后的含油污泥殘?jiān)苽浣ㄖ牧蟍13]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)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?jiān)韧ㄟ^(guò)固化、燒結(jié)等方式制成各類磚;(2)將含油污泥焚燒灰渣或者經(jīng)脫水、油回收后的污泥當(dāng)作水泥的原料,生產(chǎn)硅酸鹽水泥。勝利油田關(guān)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(chǎn)硅酸鹽水泥的煅燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的二噁英等氣體,所制備的建材會(huì)存在重金屬浸出速率不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題,這是限制含油污泥在建筑材料應(yīng)用的技術(shù)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(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z或塑料制品生產(chǎn)的填料劑由于部分處理后的含油污泥顆粒細(xì)、碳酸鈣含量較高,因此其處理后殘?jiān)勺鳛橄鹉z生產(chǎn)的填料。將含油污泥轉(zhuǎn)化成高值化的填充劑,使得碳酸鈣含量較高的含油污泥產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。南京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)將污泥熱解殘?jiān)鳛樘畛鋭┖椭珓,?yīng)用于聚乙烯系列產(chǎn)品及橡膠系列產(chǎn)品。污泥熱解殘?jiān)鹉z密封圈的制備中取得了較好的效果。在不改變?cè)邢鹉z圈制備工藝的前提下,加入5%~8%的污泥熱解殘?jiān),密封圈的拉伸?qiáng)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(lái)源中,由于含油污水處理經(jīng)常使用無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)及聚合硫酸鐵(PFS)等,絮凝劑的水解產(chǎn)物最終與水中原油、顆粒懸浮物等污染物質(zhì)沉降下來(lái)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(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)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(jié)?
西安石油大學(xué)碩士學(xué)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(jiàn)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(shí)間(min)比表面積(m2/g)數(shù)據(jù)來(lái)源ZnCl21g:2.5ml60045606.44[65]ZnCl21g:2.5ml55050397.90[66]ZnCl21g:2.5ml55060227.00[67]ZnCl21:2.5(質(zhì)量比)8001201249.00[68]ZnCl21:2.5(質(zhì)量比)650120796.00[69]KOH1g石油焦:1gKOH850803292.00[70]KOH1:2(質(zhì)量比)80090287.00[71]KOH1:1(質(zhì)量比)50060135.00[72]KOH1:1(質(zhì)量比)75030950.00[73]H2SO41:1(質(zhì)量比)65030216.00[74]H2SO41:1(質(zhì)量比)62530390.00[75]H3PO41g:2.4(質(zhì)量比)45060423.60[76]K2CO35:1.5(質(zhì)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(xué)活化法與物理活化法聯(lián)合使用,將原料先經(jīng)過(guò)化學(xué)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(dá)的碳材料。國(guó)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(xiàn)】:
期刊論文
[1]含油污泥熱解技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 黃靜,劉建坤,蔣廷學(xué),吳春方,許卓奇,馬小東,文佳鑫,王淑榮. 化工進(jìn)展. 2019(S1)
[2]有機(jī)污染場(chǎng)地微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 李亞嬌,張靜玉,李家科. 環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù). 2019(02)
[3]活性污泥混合木屑制備生物質(zhì)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(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 陳思,劉天恩,楊紅麗,武世新. 應(yīng)用化工. 2018(11)
[5]含油污泥熱解殘?jiān)匦约捌滟Y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(dǎo)報(bào). 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(yú)濤,薛晨. 應(yīng)用化工. 2018(07)
[7]含油污泥處置技術(shù)的新發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 王玉華,陳傳帥,孟娟,韓蕓英,李愛(ài)民,王棟. 安全與環(huán)境工程. 2018(03)
[8]我國(guó)含油污泥資源化處理技術(shù)發(fā)展研究[J]. 謝祎敏,徐榮樂(lè),趙侶璇,劉凱,覃楠鈞. 輕工科技. 2018(02)
[9]城市污泥無(wú)害化建材技術(shù)發(fā)展研究[J]. 王晶,劉耕良,全寶強(qiáng). 低溫建筑技術(shù). 2017(12)
[10]農(nóng)田土壤中生物質(zhì)炭的老化及其對(duì)有機(jī)污染物吸附-解吸影響的研究進(jìn)展[J]. 卿敬,張建強(qiáng),關(guān)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(xué) 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(xué) 2016
[2]生物炭固定化菌群研制及其修復(fù)芘-Cr(Ⅵ)復(fù)合污染土壤研究[D]. 顧玲峰.上海大學(xué) 2016
[3]表面改性活性炭對(duì)鉻污染土壤的穩(wěn)定化研究[D]. 楊寶滋.武漢科技大學(xué) 2015
[4]Fenton強(qiáng)化污泥基活性炭的制備及其應(yīng)用[D]. 王亞琛.上海交通大學(xué) 2014
[5]污泥活性炭的制備及其應(yīng)用研究[D]. 趙晶晶.華南理工大學(xué) 2013
[6]污泥基生物炭制備及其保肥效能的應(yīng)用研究[D]. 白旭佳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
本文編號(hào):2977198
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