CN102294217A - 利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法 - Google Patents

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利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法,应用于油田污水处理。包括油泥热解残渣研磨筛分、酸浸渍处理、漂洗至中性、与聚四氟乙烯(粘结剂)混合、冷压成型、在炭化炉内炭化、漂洗并干燥过程,制成采油废水吸附剂。效果是:提高油泥热解残渣的吸附性能,并成功应用于采油废水的处理。

Description

利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法
技术领域
本发明涉及油田污水处理技术领域。特别涉及一种利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法。
背景技术
含油污泥是在原油开采、集输及炼制过程中产生的一类由矿物油、矿物质及水构成的泥状物质,具有成分复杂、性质变化大及环境危害严重特点。据不完全统计,中国含油污泥产生量呈逐年上升趋势,2006年达10×105t~44×105t,另有大量油泥积存待处理。现阶段的处理方式以简易填埋与简易焚烧为主,造成严重环境污染与资源浪费。热解技术具有处理彻底、减量减容效果好、二次污染少及回收能量等优点,是一种应用前景广阔的处理方法。目前,国内外对于含油污泥热解的研究,主要侧重于对热解过程和热解中产生的气、固、液产物的分析,而对于固体废物残渣的资源化利用则研究相对较少。
油泥热解残渣本身具有一定的多孔性,能直接用来做采油废水的吸附药剂。但由于油泥残渣颗粒不均、容易破碎、孔径大小不一、溶出有机物的等系列问题,限制了油泥热解残渣用作吸附药剂的适用范围,不利于油泥残渣的资源化利用。
发明内容
本发明的目的是:提供一种利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法,获得更加有效的吸附功能的采油废水吸附剂,克服现有的油泥残渣直接用于吸附,容易破碎、溶出有机物的不足。
本发明采用的技术方案是:利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法,包括油泥热解残渣研磨筛分、酸浸渍处理、漂洗至中性、与聚四氟乙烯(粘结剂)混合、冷压成型、在炭化炉内炭化、漂洗并干燥过程方案如下:
步骤1:油泥热解残渣研磨筛分。所用材料为原有开采原油开采、集输及炼制过程中产生的一类由矿物油、矿物质及水构成的含油污泥高温热解后的残渣。将油泥热解残渣颗粒经过球磨、过筛后得油泥热解残渣粉末。
步骤2:酸浸渍处理。将油泥热解残渣粉末放入浓度为20%~60%的硝酸水溶液中浸渍16~36h,对其进行酸处理。硝酸处理油泥热解残渣,使其形成更多的孔洞,有更大的比表面积,从而有更好的吸附能力。
步骤3:漂洗至中性。取出酸浸渍处理的油泥热解残渣粉末,用去离子水分别漂洗至中性(PH=7),经过滤后放入烘箱内烘干16~36h,烘箱内的温度在103~110℃之间。
步骤4:与聚四氟乙烯混合。干燥后的油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯(PTFE)粘结剂混合均匀,油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯的重量比为2~5∶1。可以采用球磨方法进行混合。
步骤5:冷压成型。将油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯混合均匀的粉体放入模具中,在15~25MPa下冷压10~20min,成圆柱型颗粒。颗粒的直径1.0~1.5mm,长度2~4mm。
步骤6:在炭化炉内炭化。将成颗粒状的油泥热解残渣颗粒放入炭化炉内进行炭化,即在氮气保护下加热至200~650℃,保温1.5~2.5h,然后进行自然冷却至室温后取出炭化后的颗粒。
步骤7:漂洗并干燥。最后用2mol/L盐酸漂洗炭化后的颗粒,去离子水漂洗至中性(PH=7);放在103~110℃烘箱内干燥,冷却得到新型采油废水吸附剂。
本发明的有益效果:利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法,基于废物再生回用、资源综合利用的循环经济及工业生态学理念,将含油污泥热解后残渣通过粘结、成型、活化等一系列处理手段制得一种新型采油废水吸附剂,在改善油泥热解残渣本身物理、化学性能不足的基础上,提高油泥热解残渣的吸附性能,并成功应用于采油废水的处理。新型采油废水吸附剂具有以下优点:
(1)新型采油废水吸附剂所含重金属成分、浸出液重金属含量满足国家标准要求。采油废水吸附剂Cr55.15ug/g、Ni58.92ug/g、Cu7.721ug/g、Zn42.46ug/g、As23.21ug/g、Cd0.1673ug/g、Pb21.97ug/g、Hg没有检出,重金属远远低于《农用污泥中污染物控制标准(GB4284-84)》的要求,其浸出液重金属溶出含量Cr1.112μg/L、Ni0.459μg/L、Cu0.175μg/L、Zn1.17μg/L、As1.815μg/L、Cd3.576μg/L、Pb0.176μg/L、Hg没有检出,远远地低于国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》浸出液中危害成分浓度限值,符合国家标准要求,说明它是可以用于废水处理的。
(2)新型采油废水吸附剂具多孔结构,比表面积大、孔隙发达。油泥热解残渣经过炭化、酸化并漂洗后,新型采油废水吸附剂比表面积大,达200~240m2/g,孔隙发达,微孔大多在1.5~2.2nm左右,中孔主要在3~4nm左右,总孔体积0.6~1.0cc/g。
(3)新型采油废水吸附剂的物理、化学性能好。新型采油废水吸附剂解决了油泥热解残渣本身粒径不均、容易破碎、孔径大小不一、溶出有机物、容易流失等系列问题,为其进一步工业应用打下坚实基础。
(4)资源化利用、变废为宝。由于采油废水吸附剂过渡孔隙结构更加发达的,具有优越的液相扩散性能,有利于大分子有机物的吸附,依据相似相容的原理,能应用在采油废水深度处理中。利用采油废水吸附剂进行采油废水深度处理应用试验研究表明,COD去除率达30%~50%。这种用油泥热解残渣制备的新型采油废水吸附剂在水处理方面具有广泛的应用前景。
(5)经济效益好。所用材料为原有开采原油开采、集输及炼制过程中产生的一类由矿物油、矿物质及水构成的含油污泥高温热解后的残渣。含油污泥热解残渣的处理和应用是石油石化企业生产领域急需解决的难题,如果处理不当,会造成二次污染。本发明为油泥热解残渣谋求了新的出路,不仅节省了处理成本,其作为一种新型的水处理材料还会带来可观的经济效益。
附图说明
图1为利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法的流程图。
图2是新型采油废水吸附剂使用投加量对COD去除率的影响曲线图。
具体实施方式
实施例1:以一次利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法为例,对本发明作进一步详细说明。
利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法,包括油泥热解残渣研磨筛分、酸浸渍处理、漂洗至中性、与聚四氟乙烯(粘结剂)混合、冷压成型、在炭化炉内炭化、漂洗并干燥具体过程如下:
步骤1:油泥热解残渣研磨、筛分。所用材料为原有开采原油开采、集输及炼制过程中产生的一类由矿物油、矿物质及水构成的含油污泥高温热解后的残渣。将油泥热解残渣颗粒经过球磨、过100目筛网后得油泥热解残渣粉末。
步骤2:酸浸渍处理。将油泥热解残渣粉末放入浓度为40%的硝酸水溶液中浸渍25h,对其进行酸处理。
步骤3:漂洗至中性。取出酸浸渍处理的油泥热解残渣粉末,用去离子水分别漂洗至中性(PH=7),经过滤后放入烘箱内烘干20h,烘箱内的温度为108℃。
步骤4:与聚四氟乙烯混合。干燥后的油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯(PTFE)粘结剂混合均匀,油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯的重量比为4∶1。采用球磨方法进行混合。
步骤5:冷压成型。将油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯混合均匀的粉体放入模具中,在20MPa下冷压15min,成圆柱型颗粒。颗粒的直径为1.5mm,长度为3mm。
步骤6:在炭化炉内炭化。将成颗粒状的油泥热解残渣颗粒放入炭化炉内进行炭化,即在氮气保护下加热至550℃,加热速率控制在14℃/min,保温2.5h,然后进行自然冷却至室温后取出炭化后的颗粒。
步骤7:漂洗并干燥。最后用2mol/L盐酸漂洗炭化后的颗粒,再用70℃去离子水漂洗至中性(PH=7);放在105℃烘箱内干燥,冷却得到新型采油废水吸附剂。
实施例1的产物与常规方法制备的活性炭的孔隙度和比表面相关性能见表1。
表1孔隙度和比表面相关性能比较
从表1可以看出,该发明与传统的活性炭相比,油泥热解残渣经过高温炭化、盐酸处理溶解掉表层及内部杂质后,虽然BET比表面积虽然没有活性炭高,但是使含碳化合物形成了更加发达的过渡孔隙结构,具有优越的液相扩散性能,有利于大分子有机物的吸收。另外,通过粘结、成型后进一步烧结炭化,不仅解决了原油泥热解残渣易破碎、颗粒不均、容易流失等诸多导致粉末状油泥热解残渣应用范围受限制的问题,其在水处理上的使用范围更广,鉴于油泥热解残渣来自采油过程中产生的含油污泥热解的产物,相对活性炭而言,不仅是废物资源化利用,使用成本更低。
图2是实施例1获得的采油废水吸附剂使用投加量对COD去除率的影响曲线图。

Claims (1)

1.一种利用油泥热解残渣制备新型采油废水吸附剂的方法,包括油泥热解残渣研磨筛分、酸浸渍处理、漂洗至中性、与聚四氟乙烯混合、冷压成型、在炭化炉内炭化、漂洗并干燥过程,制成采油废水吸附剂;其特征在于:
步骤1:油泥热解残渣研磨筛分。所用材料为原有开采原油开采、集输及炼制过程中产生的一类由矿物油、矿物质及水构成的含油污泥高温热解后的残渣。将油泥热解残渣颗粒经过球磨、过筛后得油泥热解残渣粉末。
步骤2:酸浸渍处理。将油泥热解残渣粉末放入浓度为20%~60%的硝酸水溶液中浸渍16~36h,对其进行酸处理。
步骤3:漂洗至中性。取出酸浸渍处理的油泥热解残渣粉末,用去离子水分别漂洗至中性,经过滤后放入烘箱内烘干16~36h,烘箱内的温度在103~110℃之间。
步骤4:与聚四氟乙烯混合。干燥后的油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯粘结剂混合均匀,油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯的重量比为2~5∶1。
步骤5:冷压成型。将油泥热解残渣粉末与聚四氟乙烯混合均匀的粉体放入模具中,在15~25MPa下冷压10~20min,成圆柱型颗粒。颗粒的直径1.0~1.5mm,长度2~4mm。
步骤6:在炭化炉内炭化。将成颗粒状的油泥热解残渣颗粒放入炭化炉内进行炭化,即在氮气保护下加热至200~650℃,保温1.5~2.5h,然后进行自然冷却至室温后取出炭化后的颗粒。
步骤7:漂洗并干燥。最后用2mol/L盐酸漂洗炭化后的颗粒,去离子水漂洗至中性;放在103~110℃烘箱内干燥,冷却得到新型采油废水吸附剂。
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