一种用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法，以石油开采及炼化过程中产生的、经减量化处理后的含油污泥为原料，混合果壳、果籽提高含油污泥的碳含量及炭化产物的孔隙度，使用乙醇胺作为化学扩孔剂，利用工业废碱作为活化剂，将化学扩孔及活化法联合制备含油污泥基吸附碳材料。本发明专利技术反应温度较低，工艺简单，制备成本降低，所得碳材料介孔所占比例较高，适用于含油污水中石油类物质的吸附，可有效去除含油污水中的悬浮油及乳化油，使含油污泥基吸附碳材料的就地利用，实现了含油污泥的稳定化、无害化和资源化处理。

A Method for Preparing Oily Sludge-based Carbon Adsorbent for Oily Sewage Treatment

【技术实现步骤摘要】
一种用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法
本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法。
技术介绍
含油污泥是石油石化企业产生的主要废弃物，因含有大量石油烃类物质、重金属、病原菌等，已经成为石油石化企业污染治理的热点之一。含油污泥常见的处理处置方式有焚烧、热解和生物处理等。但含油污泥中含大量石油烃类物质，碳含量较高，是活性炭制备的良好原料。然而，含油污泥制备碳材料，会受到含油污泥产出地域、产出过程及污泥含油量的限制；若将含油污泥制备的碳材料应用于石油开采与加工过程产生的污染物去除(如处理含油污水)中，会在一定程度上降低运输及处理成本，具有良好的环境与经济效益。目前，对含油污泥制备吸附碳材料的研究主要致力于所制备碳材料比表面积的提高。在制备过程中以氯化锌、氢氧化钾和浓硫酸等物质作为活化剂，上述物质在活化过程中，通过一系列的交联、缩聚及洗脱化学药品过程，使含油污泥转变为具有丰富微孔的碳材料。但微孔丰富的碳材料在实际应用过程中有一定的局限性，针对分子较大的污染物质则难以去除，因此应对其进行扩孔处理，提高孔隙度及控制孔径分布，利于提高特定污染物的去除率。目前采用的提高碳材料孔隙度的方式主要是在高压、高温并通入气体的情况下对已有的活性炭进行扩孔，属于物理扩孔范畴，其主要优点表现在可使得活性炭的微孔进一步扩大，通入气体可使被堵塞的孔道疏通，但在扩孔过程中能耗较大，且对设备强度要求较高。化学扩孔相对于物理扩孔来说，所需温度较低，对设备强度要求小，可大幅度减小扩孔过程的能耗，但扩孔剂用量相对较大。
技术实现思路
为了实现含油污泥的无害化与资源化处理、提高含油污泥基碳材料的含碳量及炭化产物的孔隙度，本专利技术以果壳、果籽为扩孔材料和增碳剂，以乙醇胺为化学扩孔剂，以工业废碱为活化剂，制备出可以除去含油污水中悬浮油及乳化油的含油污泥基吸附碳材料，实现含油污泥基吸附碳材料的就地制备与利用。针对上述目的，本专利技术所采用的技术方案由下述步骤组成：1、将石油开采及炼化过程中产生的、经减量化处理的含油污泥干燥至含水率低于10％，得到干污泥；将干污泥与果壳、果籽分别粉碎后混合均匀，得到原料混合物，其中果壳与果籽的质量比为1～6:1，果壳和果籽的总质量与干污泥的质量比为1:1～5。2、将原料混合物与乙醇胺按质量比为2～5:1混合均匀，在80～150℃下恒温热处理3～6h。3、将步骤2得到的热处理产物在工业废碱溶液中常温浸渍12～24h，浸渍完成后烘干至恒重，制得活性炭前驱体。4、将活性炭前驱体放入管式炉中，在510～590℃下恒温炭化1.5～4h，制得炭化产物。5、将炭化产物冷却至室温后用盐酸浸泡，然后用去离子水洗涤至中性；将洗涤产品烘干、研磨后得到含油污泥基吸附碳材料。上述步骤1中，所述石油开采及炼化过程中产生的经减量化处理的含油污泥的含水率为60％～65％，含油率为5％～10％。上述步骤1中，优选将干污泥与果壳、果籽分别粉碎至颗粒大小为20～40目，然后按照果壳与果籽的质量比为2～3:1、果壳和果籽的总质量与干污泥的质量比为1:1～3，将干污泥与果壳、果籽颗粒混合均匀，其中所述果壳为巴旦木壳、开心果壳、核桃壳、棉籽壳中任意一种或多种，所述果籽为棉花籽、葡萄籽、西瓜籽、百香果籽中任意一种或多种。上述步骤2中，优选将原料混合物与乙醇胺按质量比为2.5～4:1混合均匀，在100～120℃下恒温热处理3.5～5h。上述步骤3中，优选所述热处理产物与工业废碱溶液的质量-体积比为1g:1.5～2.5mL，工业废碱溶液中碱的主要成分为氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠和碳酸钠的总质量浓度为30％～40％。上述步骤4中，优选将步骤3得到的活性炭前驱体放入管式炉中，采用氮气为保护气，气体流速为100～150mL/min，以10～15℃/min的升温速率升温至530～570℃，恒温炭化2～3h，制得炭化产物。上述步骤5中，优选将炭化产物冷却至室温后用质量浓度为5％～10％的盐酸浸泡20～30min，然后用去离子水洗涤至中性，将洗涤产品烘干、研磨至颗粒大小为60～80目，得到含油污泥基吸附碳材料。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术以石油开采及炼化过程中产生的经减量化处理后的含油污泥为原料，混合果壳、果籽提高含油污泥的碳含量及炭化产物的孔隙度，使用乙醇胺作为化学扩孔剂，利用废弃物工业废碱作为活化剂，将化学扩孔及活化法联合制备含油污泥基吸附碳材料。此方法将含油污泥转化成具有一定经济价值的吸附碳材料，回收利用了含油污泥，实现了含油污泥的稳定化、无害化和资源化处理。2、本专利技术反应温度较低，工艺简单，以含油污泥为原料所制得碳材料表面亲油性强，石油类物质吸附量大，因而除油性能较好；将巴旦木壳、开心果壳等本身具有一定孔隙度的果壳与乙醇胺作为扩孔物质，棉花籽、葡萄籽等碳含量高的果籽充当增碳物质，不但提高了碳材料的孔隙度及孔径，且以生物质作为扩孔材料可减少化学扩孔剂的用量，减少碳材料的制备成本；使用工业废碱作为活化剂，工业废碱相对于较为常用的氯化锌及氢氧化钾等活化剂来说，价格低廉，因而碳材料的制备成本大幅度降低。3、本专利技术针对石油开采及炼化过程中产生的含油污水，利用含油污泥制备出碳材料，所得碳材料中介孔所占比例较高，适用于含油污水中石油类物质的吸附，可有效去除含油污水中的悬浮油及乳化油，实验结果显示，本专利技术制备的碳材料在含油污水中加入量为2g/L时，含油量为1500～3200mg/L的含油污水经处理后，水中含油量可降至500～800mg/L。本专利技术实现了含油污泥基吸附碳材料的就地利用，因而碳材料的使用成本较低，实用性更强。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例11、将石油开采及炼化过程中产生的经减量化处理的含水率为62.2％、含油率为8％的含油污泥干燥至含水率为9％，含油率为7.2％，得到干污泥；将干污泥和巴旦木壳、棉花籽分别粉碎至颗粒大小为20～40目，然后将5.0g干污泥颗粒、3.5g巴旦木壳颗粒、1.5g棉花籽颗粒混合均匀，得到原料混合物。2、将步骤1所得原料混合物与4g乙醇胺混合均匀，在80℃下恒温热处理4h。3、按料液比为1g:1.5mL，将步骤2得到的热处理产物加入到工业废碱溶液中，常温浸渍24h，所用工业废碱溶液中氢氧化钠和碳酸钠总质量浓度为30％；浸渍完成后于105℃下烘干至恒重，制得活性炭前驱体。4、将步骤3得到的活性炭前驱体放入管式炉中，并通入流速为100mL/min的氮气，以10℃/min升温至530℃，恒温炭化2h，然后在氮气保护下冷却至室温，制得炭化产物。5、将步骤4制得的炭化产物用质量浓度为5％的盐酸浸泡30min，然后用去离子水洗涤至中性，将洗涤产品在80℃下烘干，再研磨至颗粒大小为60～80目，得到含油污泥基吸附碳材料。对比例1将石油开采及炼化过程中产生的经减量化处理的含水率为62.2％、含油率为8％的含油污泥干燥至含水率为9％、含油率为7.2％，得到干污泥。将10g干污泥加入到15mL工业废碱溶液中，常温浸渍24h，所用工业废碱溶液中氢氧化钠和碳酸钠总质量浓度为30％；浸渍完成后于105℃下烘干至恒重，制得活性炭前驱体。然后按照实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法，其特征在于：(1)将石油开采及炼化过程中产生的、经减量化处理的含油污泥干燥至含水率低于10％，得到干污泥；将干污泥与果壳、果籽分别粉碎后混合均匀，得到原料混合物，其中果壳与果籽的质量比为1～6:1，果壳和果籽的总质量与干污泥的质量比为1:1～5；(2)将原料混合物与乙醇胺按质量比为2～5:1混合均匀，在80～150℃下恒温热处理3～6h；(3)将步骤(2)得到的热处理产物在工业废碱溶液中常温浸渍12～24h，浸渍完成后烘干至恒重，制得活性炭前驱体；(4)将活性炭前驱体放入管式炉中，在510～590℃下恒温炭化1.5～4h，制得炭化产物；(5)将炭化产物冷却至室温后用盐酸浸泡，然后用去离子水洗涤至中性；将洗涤产品烘干、研磨后得到含油污泥基吸附碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法，其特征在于：(1)将石油开采及炼化过程中产生的、经减量化处理的含油污泥干燥至含水率低于10％，得到干污泥；将干污泥与果壳、果籽分别粉碎后混合均匀，得到原料混合物，其中果壳与果籽的质量比为1～6:1，果壳和果籽的总质量与干污泥的质量比为1:1～5；(2)将原料混合物与乙醇胺按质量比为2～5:1混合均匀，在80～150℃下恒温热处理3～6h；(3)将步骤(2)得到的热处理产物在工业废碱溶液中常温浸渍12～24h，浸渍完成后烘干至恒重，制得活性炭前驱体；(4)将活性炭前驱体放入管式炉中，在510～590℃下恒温炭化1.5～4h，制得炭化产物；(5)将炭化产物冷却至室温后用盐酸浸泡，然后用去离子水洗涤至中性；将洗涤产品烘干、研磨后得到含油污泥基吸附碳材料。2.根据权利要求1所述的用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述石油开采及炼化过程中产生的、经减量化处理的含油污泥的含水率为60％～65％，含油率为5％～10％。3.根据权利要求1所述的用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述果壳与果籽的质量比为2～3:1，果壳和果籽的总质量与干污泥的质量比为1:1～3。4.根据权利要求1所述的用于含油污水处理的含油污泥基吸附碳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述果壳为巴旦木壳、开心果壳、核桃壳、棉籽壳中任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的用于含油污水...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈撑囤，杜明明，鱼涛，杨博，胡海杰，秦林新，
申请(专利权)人：西安石油大学，南京泓远环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61