CN102580667B - 一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂及其制法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂及其制法，涉及焦化废水处理。其特征在于复合矿物吸附剂，由粉煤灰、膨润土、石灰和碳酸钙经200℃-700℃焙烧1-3h制得，各原料的质量百分比为：粉煤灰40-80%、膨润土5-30%、石灰5-30%、碳酸钙10-40%。本发明的积极效果是：矿物经复合焙烧后，结构发生变化和重组，产生协同作用，形成的复合矿物吸附剂对焦化废水的深度处理效果较单一矿物显著提高；用量少，50mL焦化废水中加入1g本发明吸附剂即可达到较好的处理效果；复合矿物吸附剂成本低廉、易回收、可循环利用，有很大的社会经济效益和工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂及其制法。
背景技术
焦化废水是在原煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水，其成分复杂，含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。因此焦化废水的处理是较难解决且急需解决的一大难题。根据有害物质浓度(主要是酚的浓度)可将焦化废水处理分为三级，一级处理方法主要有溶剂萃取法脱酚和蒸汽循环法脱酚，主要是处理高浓度酚水；二级处理方法主要是生化处理法，也叫活性污泥法，主要处理是中等浓度的酚水；三级处理方法主要有活性炭吸附法和臭氧氧化法。三级处理的废水来源于二级处理后的水，是随着环保要求日益提高而设置的水处理设施，但废水的三级处理具有投资大，操作费用高的特点，大多数焦化厂未进行三级处理，排放的废水生化需氧量(BOD)能达到国家废水二级排放标准，但氰化物、化学需氧量COD值及氨氮等普遍超标，达不到国家要求的排放标准。因此，寻求工艺简单、成本低廉的三级深度处理技术是目前焦化废水处理迫切需要解决的问题。
针对活性炭吸附法深度处理焦化废水过程中操作成本高的问题，可采用粉煤灰、磺化煤、粘土矿物及其它天然多孔矿物等来解决。以矿物、废渣等为吸附剂深度处理焦化废水还具有成本低廉、以废治废的特点。如湖南华菱湘潭钢铁有限公司等发明了一种采用工业焦粉替代活性炭处理焦化废水的方法（中国专利，专利号200810143469.5），将焦化废水酸化处理后，利用工业焦粉吸附处理焦化废水，吸附饱和的工业焦粉经高温加热后再生回用或不经再生利用直接替代普通焦粉掺入炼铁烧结矿原料中利用。表明，经处理后焦化废水出水水质中色度和COD值的脱除率分别达到65%和85%，可达污水综合排放标准（GB8978-96）中一级排放标准。Sun等（W.L.Sun,etal.JournalofHazardousMaterials,2008,154(1-3):595-601.）采用粉煤灰深度对生化处理后焦化废水进行深度处理，研究结果表明：粒径小于0.074mm的粉煤灰，用量为10g/100mL时，焦化废水色度和COD去除率分别达到76%和45%。
目前国内外关于焦化废水深度处理大多集中于单一矿物吸附剂，处理效果往往不理想。如粉煤灰对于焦化废水中酚类等有机污染物具有较好的吸附效果，但是对于氨氮等无机离子的处理效果不够理想；而沸石等矿物对于氨氮等无机离子具有很好的吸附效果，但对一些有机污染物吸附效果却不理想。将几种矿物复合后制备复合矿物吸附剂用于处理焦化废水是解决上述问题的有效途径。如周静等（周静等.中国资源综合利用,2007,25(10):19-21.）利用粉煤灰作吸附剂，结合石灰对焦化废水进行深度处理，结果表明：废水pH值为5左右时，每100mL废水中加入粒径为100目以上的粉煤灰15g，生石灰0.25g，吸附时间为1h。处理后焦化废水的COD的含量降至100mg/L，低于国家二级排放标准的要求，对焦化废水表现出比单一粉煤灰更好的处理效果。但所用的吸附剂用量过大，吸附时间过长，处理后焦化废水的COD值相较国家一级排放标准的要求60mg/L仍偏高，而且其并未考察吸附剂对焦化废水色度的去除效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂及其制法，该复合矿物吸附剂具有成本低廉、易回收、可循环处理焦化废水等的特点，其成本低、易操作，有较大的社会经济效益和工业化应用前景。
本发明采取的技术方案：
技术方案一
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，其由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰40-80%、膨润土5-30%、石灰5-30%和碳酸钙10-40%。
技术方案二
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂的制法，其特征在于包含如下步骤：
1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h；
2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰40-80%、膨润土5-30%、石灰5-30%、碳酸钙10-40%；
3）将各组分混合均匀，在200℃-700℃焙烧1-3h后，再经研磨粉碎制得所述复合矿物吸附剂。
本发明的积极效果是：本发明复合矿物吸附剂中的矿物经复合焙烧后，结构发生变化和重组，产生协同作用，形成的复合矿物吸附剂对焦化废水的深度处理效果较单一矿物显著提高；用量少，50mL焦化废水中加入1g本发明吸附剂即可达到较好的处理效果；成本低廉、易回收、可循环利用，有很大的社会经济效益和工业化应用前景。
具体实施方式：
结合实例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实例1：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰50%、膨润土10%、石灰10%、碳酸钙30%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰50%、膨润土10%、石灰10%、碳酸钙30%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g本实施例复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为55.36%；COD从原水的76.01mg/L降低至34.73mg/L，低于国家一级排放标准要求的60mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.45%；COD从原水的76.01mg/L降低至64.25mg/L。
实例2：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰50%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙20%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰50%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙20%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为65.05%；COD从原水的76.01mg/L降低至34.73mg/L，低于国家一级排放标准要求的60mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.45%；COD从原水的76.01mg/L降低至64.25mg/L。
实例3：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为68.51%；COD从原水的76.01mg/L降低至24.92%mg/L，低于国家一级排放标准要求的60mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.45%；COD从原水的76.01mg/L降低至64.25mg/L。
实例4：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧1h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为63.79%；COD从原水的76.01mg/L降低至28.44%mg/L，低于国家一级排放标准要求的60mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为29.38%；COD从原水的76.01mg/L降低至65.04mg/L。
实例5：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧3h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为69.04%；COD从原水的76.01mg/L降低至24.53%mg/L，低于国家一级排放标准要求的60mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.76%；COD从原水的76.01mg/L降低至63.95mg/L。
实例6：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙20%。
（3）将各组分混合均匀，在200℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为48.79%；COD从原水的76.01mg/L降低至39.62%mg/L，低于国家一级排放标准要求的60mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为27.34%；COD从原水的76.01mg/L降低至69.74mg/L。
实例7：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰60%、膨润土10%、石灰20%、碳酸钙10%。
（3）将各组分混合均匀，在700℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为65.09%；COD从原水的76.01mg/L降低至27.47mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为24.22%；COD从原水的76.01mg/L降低至71.48mg/L。
实例8：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰40%、膨润土30%、石灰20%、碳酸钙10%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰40%、膨润土30%、石灰20%、碳酸钙10%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为60.36%；COD从原水的76.01mg/L降低至31.00mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.45%；COD从原水的76.01mg/L降低至64.25mg/L。
实例9：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰80%、膨润土5%、石灰5%、碳酸钙10%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰80%、膨润土5%、石灰5%、碳酸钙10%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为51.27%；COD从原水的76.01mg/L降低至37.78mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.45%；COD从原水的76.01mg/L降低至64.25mg/L。
实例10：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰40%、膨润土10%、石灰30%、碳酸钙20%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰40%、膨润土10%、石灰30%、碳酸钙20%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为69.57%；COD从原水的76.01mg/L降低至23.76mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.45%；COD从原水的76.01mg/L降低至64.25mg/L。
实例11：
一种用于焦化废水深度处理的复合矿物吸附剂，由如下质量百分比的组分制成：粉煤灰50%、膨润土5%、石灰5%、碳酸钙40%；
本实施例复合矿物吸附剂的制法，它包括如下步骤：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h。
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰40%、膨润土30%、石灰20%、碳酸钙10%。
（3）将各组分混合均匀，在500℃焙烧2h后，再经研磨粉碎至200目，制得所述复合矿物吸附剂。
取1g复合矿物吸附剂加入50mL焦化废水，搅拌15min，测得焦化废水的脱色率为48.89%；COD从原水的76.01mg/L降低至47.58mg/L。而相同条件下，单一粉煤灰对焦化废水的脱色效果为30.45%；COD从原水的76.01mg/L降低至64.25mg/L。
Claims (1)
1.一种复合矿物吸附剂在焦化废水深度处理中的应用，其特征在于：所述复合矿物吸附剂由如下质量百分比的组分采用如下方法制成：
组分：粉煤灰40-80%、膨润土5-30%、石灰5-30%和碳酸钙10-40%；
制备方法：
（1）各原料经粉碎、过200目筛，于80℃干燥3h；
（2）按质量百分比称取各组分：粉煤灰40-80%、膨润土5-30%、石灰5-30%、碳酸钙10-40%；
（3）将各组分混合均匀，在200℃-700℃焙烧1-3h后，再经研磨粉碎制得所述复合矿物吸附剂。
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