CN101891273A - 生化外排水脱色剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生化外排水脱色剂，解决了现有脱色剂或价格昂贵、或脱色效率不高、容易引起二次污染、生产和操作工艺复杂的问题，本发明脱色剂采用下述方法制得：将半焦颗粒200重量份和催化剂1-3重量份置入密闭反应器中，所述催化剂为碱金属碳酸盐类催化剂；使密闭反应器内升温至700-1100℃，然后向密封反应器内通入CO2气体使原料在催化剂的存在下发生活化反应生成半焦改性物；通气完毕后冷却至室温，取出活化反应物半焦改性物即为脱色剂。本发明脱色剂工艺简单、原料及生产成本低、脱色效果好、不会对环境造成二次污染，资源利用率极高。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，具体的是说一种用于治金环保领域的生化外排水脱色剂及其制备方法。
背景技术
污水处理的脱色环节一直是环保领域的研究热点之一，特别是治金行业的生化外排水如焦化废水一直是冶金行业废水治理难点之一，随着近几年焦化废水生化处理工艺不断发展，焦化生化外排水在COD、NH3-N等污染物指标上已能达到国家一级排放标准，但废水色度一直是困扰生化外排水外排和回用的难点之一。经实测，已达国家一级排放标准的生化外排水在λ＝270nm波长下的吸光度Abs＝1.5左右，而工业用水这一值约为0.3左右。目前有报道的用于染水脱色的脱色剂主要有两大类，分别为活性炭类和高分子季氨盐类。高分子季氨盐类脱色剂其主要成份是高分子有机物，其脱色原理主要是絮凝作用，水中的色度随絮凝剂的蓄积絮凝而得到去除，此类除色剂在除色后需要立即对其进行分离，否则絮凝物质易分解，此外，该类脱色剂会在水中引入季氨盐类物质，在脱除色度的同时还会有少量残留在水时，从而对废水造成二次污染，并且絮凝后收集的絮凝物的后续处理中也存在对环境影响的问题。采用活性炭吸附效果好无二次污染，但是活性炭价格昂贵，在工业上很难大规模应用，目前市场上的活性碳价格约在5000元/吨左右，高价格和高成本限制了活性碳在废水行业的大规模应用，目前仅应用于自来水及饮用纯净水的深度净化。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、原料及生产成本低的生化外排水脱色剂的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种由制备方法制得的脱色效果好、对环境友好的生化外排水脱色剂。
本发明的脱色剂可应用于各类污水的脱色处理，特别适用于冶金行业的生化外排水的脱色处理。
本发明脱色剂采用下述方法制得：
(1)将半焦颗粒200重量份和催化剂1-3重量份置入密闭反应器中，所述催化剂为碱金属碳酸盐类催化剂；
(2)使密闭反应器内升温至700-1100℃，然后向密封反应器内通入CO2气体使原料在催化剂的存在下发生活化反应生成半焦改性物；
(3)通气完毕后冷却至室温，取出活化反应物半焦改性物即为脱色剂。
所述步骤(1)中碱金属碳酸盐类催化剂为碳酸钾或碳酸钠。
所述步骤(1)中还加入了氢氧化钙3-5重量份。
所述步骤(2)中通入CO2的气体流量为每kg半焦颗粒5-10L/min，通气时间10-50min。
所述步骤(2)中控制反应器内压力为1-5MPa。
所述步骤(1)中半焦颗粒粒径小于20mm。
所述步骤(2)升温及步骤(3)冷却时均采用N2保护。
本发明脱色剂由上述方法制得。
本发明中采用了价格便宜的煤气化工艺中产生的废料-半焦为原料，在密封反应器中，碱金属碳酸盐类催化剂作用的下在700-1100℃时，与通入的CO2气体发生反应，CO2气体渗透至碳基材料内部发生改性反应，改性后的碳基材料其真密度得到降低，气孔率得到提高提高60％以上，生成半焦改性物即本发明脱色剂的吸附性能大大提高。本发明碱金属碳酸盐类催化剂优选碳酸钾或碳酸钠，碱金属碳酸盐对CO2和半焦反应有很好的促进作用，可以增强其造孔反应，提高半焦孔隙率。进一步的，还加入了催化剂氢氧化钙，游离钙可以增强半焦在反应中的活性，促进反应进行，进一步增强造孔反应，提高半焦孔隙率。为保证反应效率，最好控制CO2的气体流量每kg半焦颗粒5-10L/min和通气时间10-50min。这里优选控制半焦颗粒粒径小于20mm(优选3-5mm)以增加CO2与半焦反应接触面积，有利于造孔反应进行。
所述脱色剂加入污水中的量根据需要控制在2-10g/L，搅拌时间最好为30-90min。
有益效果：具有较高吸附性
(1)色度脱除率高：本发明脱色剂主体材料为碳基固体材料，结构稳定；改性后脱色剂内部具有致密微孔，气孔率高，从而具有优异的吸附作用(脱色效果不亚于甚至优于活性碳)，色度脱除率可达70％以上，完全满足国家相关排放标准，可用于各种污水脱色处理，特别是化学成份复杂、处理难度大的生化外排水、染料废水等工业废水的脱色处理。
(2)工艺极为简单、生产成本低廉。该脱色剂主要生产原料为半焦和少量Ca(OH)2、K2CO3等作为催化剂，其原料采购加生产成本合计为1000元/吨左右，与市场售价约5000元/吨的活性碳相比，成本大幅下降，可广泛用于城市或工业污水的处理，是一种经济实用型脱色剂。
(3)对环境友好、资源利用率高：一方面充分利用了冶金行业的废料半焦为原料，保护环境的同时也控制了原料成本；另一方面，因本发明脱色剂基于半焦改性，利用吸附原理脱色，不会和废水中的化合物发生反应影响处理效果，也不会对处理后的排放水带来二次污染，且使用后的脱色剂烘干后还可作为烧结造球工艺辅助或作为燃料直接使用，不产生任何废料、不会对环境造成二次污染，资源利用率极高。
说明书附图
图1为生化外排水脱色剂实施例脱色效果紫外扫描对比图。
具体实施方式
实施例1
将粒径为18mm的半焦颗粒200重量份、K2CO31重量份、Ca(OH)25重量份置于闭密反应器内进行加热，控制反应器内压力为4Mpa，当密闭反应器被加热达到800℃时，开始通入CO2气体，气体流量为每kg半焦颗粒10L/min，在800～830℃温度条件下通入CO210分钟，然后停止CO2气输入同时停止反应器进行加热，使密闭反应器自然冷却至室温，最后取出密闭反应器中的反应产物即本发明脱色剂2。
实施例2
将粒径为3mm的半焦颗粒200重量份、碳酸钠3重量份、Ca(OH)23重量份置于闭密反应器内进行加热，控制反应器内压力为3Mpa，当密闭反应器被加热达到700℃时，开始通入CO2气体，气体流量为每kg半焦颗粒8L/min，在700～730℃温度条件下通入CO2 20分钟，然后停止CO2气输入同时停止反应器进行加热，使密闭反应器自然冷却至室温，所述升温和冷却时均采用N2气保护，最后取出密闭反应器中的反应产物即本发明脱色剂2。
实施例3
将粒径为13mm的半焦颗粒200重量份、K2CO33重量份置于闭密反应器内进行加热，控制反应器内压力为1Mpa，当密闭反应器被加热达到900℃时，开始通入CO2气体，气体流量为每kg半焦颗粒5L/min，在900～930℃温度条件下通入CO2 40分钟，然后停止CO2气输入同时停止反应器进行加热，使密闭反应器自然冷却至室温，最后取出密闭反应器中的反应产物即本发明脱色剂3。
实施例4
将粒径为10mm的半焦颗粒200重量份、K2CO32重量份、Ca(OH)24重量份置于闭密反应器内进行加热，控制反应器内压力为5Mpa，当密闭反应器被加热达到1000℃时，开始通入CO2气体，气体流量为每kg半焦颗粒7L/min，在1000～1030℃温度条件下通入CO2 50分钟，然后停止CO2气输入同时停止反应器进行加热，使密闭反应器自然冷却至室温，后取出密闭反应器中的反应产物即本发明脱色剂4。
实施例5
将粒径为5mm的半焦颗粒200重量份、K2CO32重量份、Ca(OH)23重量份置于闭密反应器内进行加热，控制反应器内压力为4Mpa，当密闭反应器被加热达到1100℃时，开始通入CO2气体，气体流量为每kg半焦颗粒6L/min，在1070～1100℃温度条件下通入CO2 20分钟，然后停止CO2气输入同时停止反应器进行加热，使密闭反应器自然冷却至室温，所述升温和冷却时均采用N2气保护，最后取出密闭反应器中的反应产物即本发明脱色剂4。
实验
将上述实施例1-5的脱色剂10g分别加入1L废水(即焦化生化外排水)中搅拌60min，目测可明显发现脱色剂处理前后的色度降低，经检测其结果见表1，
表1 生化外排水脱色剂实施效果
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 脱色前吸光度Abs(λ＝270nm) | 1.26 | 1.26 | 1.26 | 1.26 | 1.26 |
| 脱色后吸光度Abs(λ＝270nm) | 0.303 | 0.252 | 0.192 | 0.115 | 0.098 |
紫外扫描图见图1(图中6条扫描曲线分别为1-处理前生化外排水，2-实施例1、3-实施例2、4-实施例3、5-实施例4、6-实施例5)。
Claims (8)
1.一种生化外排水脱色剂的制备方法，其特征在于，采用下述方法制得：
(1)将半焦颗粒200重量份和催化剂1-3重量份置入密闭反应器中，所述催化剂为碱金属碳酸盐类催化剂；
(2)使密闭反应器内升温至700-1100℃，然后向密封反应器内通入CO2气体使原料在催化剂的存在下发生活化反应生成半焦改性物；
(3)通气完毕后冷却至室温，取出活化反应物半焦改性物即为脱色剂。
2.如权利要求1所述生化外排水脱色剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中碱金属碳酸盐类催化剂为碳酸钾或碳酸钠。
3.如权利要求1或2所述生化外排水脱色剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中还加入了氢氧化钙3-5重量份。
4.如权利要求1所述生化外排水脱色剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中通入CO2的气体流量为每kg半焦颗粒5-10L/min，通气时间10-50min。
5.如权利要求1或4所述生化外排水脱色剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中控制反应器内压力为1-5MPa。
6.如权利要求1或2所述的生化外排水脱色剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中半焦颗粒粒径小于20mm。
7.如权利要求1或2或4所述的生化外排水脱色剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)升温及步骤(3)冷却时均采用N2气保护。
8.一种生化外排水脱色剂，其特征在于，由权利要求1-7中所述任一项制备方法制得。
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| 《全国优秀硕士学位论文》 20090131 张少云 半焦、臭氧联用技术处理印染废水的研究 1－8 , 2 * |
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