CN103480330A

CN103480330A - 一种吸附焦化废水的生物质改性吸附剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103480330A
Application number: CN201310408239.8A
Authority: CN
Inventors: 胡芸; 邱诗融; 单文杰; 韦朝海
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: CN103480330B

Abstract

本发明公开了一种吸附焦化废水的生物质改性吸附剂及其制备方法和应用。该生物质改性吸附剂采用废弃果壳或果皮为原料，用磷酸改性制备而成，制备方法包括以下步骤：将果壳或果皮清洗烘干，粉碎后过筛，加入磷酸溶液浸泡，水洗至中性，干燥，煅烧，得到生物质改性吸附剂。本发明的生物质改性吸附剂可应用于实际焦化废水吸附处理，降低生物处理的COD负荷，且可变废为宝，一方面减少固体农业废弃物处理量，另一方面吸附焦化废水后的吸附剂还可以作为燃料提供热能。本发明的生物质改性吸附剂为颗粒状，采用的原料廉价易得，制备方法简单，成本低，易于工业化。

Description

一种吸附焦化废水的生物质改性吸附剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于改性吸附材料领域，涉及生物质改性吸附剂，具体涉及一种吸附焦化废水的生物质吸附剂及其制备方法。

背景技术

焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水，水质成分极其复杂，除了氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有酚、油类、萘、吡啶、喹啉、蒽等杂环及多环芳香族化合物（PAHs），属于典型难生化降解、有毒有害的有机废水。目前，国内焦化企业处理焦化废水的主要方法有：通过隔油、气浮等预处理分离油分及一些悬浮有机物；然后进入多段生物处理（如厌氧、好氧、缺氧），最后经由膜过滤或混凝处理得到产出水。但是该方法对COD的去除较差，出水存在不同程度的COD、色度等超标的情况，主要是由于焦化废水较高的COD负荷（3000～8000 mg·L^-1）以及较差的可生化性（BOD/COD约0.28～0.32）。因此，选择一种经济有效的方法来降低COD负荷以及去除这些难以生物降解的有机物以满足日益提高的环保要求显得十分重要。吸附法则是一种广泛应用的将污染物质从废水中脱除的废水处理技术。然而，尽管传统吸附剂吸附量大、吸附速率快，但其使用寿命短、价格昂贵、再生困难，使得吸附法目前一般仅应用于焦化废水深度处理段。因此，开发一种廉价吸附剂用于焦化废水处理的前处理段甚至主体处理段，则对焦化废水的达标排放具有重要意义。

农业废弃果壳、果皮是一类新型的廉价吸附原材料，其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，具有数量丰富、来源广泛、廉价易得等特点，适合作为廉价吸附剂的原料。此外，此类生物质吸附剂在吸附废水中有机物后还可作为燃料提供热能。但是目前此类生物质吸附剂吸附容量较低、制备方法较复杂，且之前的研究多针对重金属离子（中国专利申请号：201210006790.5）或染料分子（中国专利公开号：CN 101224411A）等单一污染物，鲜有此类生物质吸附剂对实际工业废水特别是焦化废水的吸附研究报道。

发明内容

本发明的目的在于针对目前焦化废水中难生化降解的有机物，充分利用农业废弃果壳、果皮，制备出一种可用于实际焦化废水治理的环境友好型的生物质吸附材料。本发明的原料来源广泛、廉价易得，且制备方法简单、成本低、易于实现工业化。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种吸附焦化废水的生物质吸附剂，以废弃果壳、果皮为原料，用磷酸改性制备得到。

本发明所述的生物质改性吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将废弃果壳或果皮用自来水洗净烘干，用植物粉碎机粉碎后过40目筛，取筛上颗粒；

（2）向步骤（1）得到的颗粒中加入磷酸溶液，在室温下浸泡，反应结束后取出，水洗至中性，干燥，最后置于马弗炉中通空气煅烧，得到生物质改性吸附剂。

步骤（2）中，所述磷酸溶液的质量浓度为10～15%；颗粒与磷酸溶液的质量体积比为150～200 g/L。

步骤（2）中，所述浸泡的时间为8～12 h；所述干燥温度为105 ℃；干燥时间为4 h。

步骤（2）中，所述煅烧的温度为350～410 ℃，所述煅烧的时间为0.5～1.0 h。

生物质改性吸附剂在处理焦化废水中的应用，包括以下步骤：

（1）将生物质改性吸附剂投加到焦化废水中；

（2）吸附8 h后，回收吸附材料；

（3）回收的吸附材料作为燃料。

本发明相比于现有技术的优点如下：

（1）本发明的生物质改性吸附剂可以有效吸附焦化废水原水中的COD，COD去除率可达60%以上。

（2）本发明研制的生物质吸附剂以废弃的果壳或果皮为原料，来源广泛，廉价易得。既能制备生物质改性吸附剂，有效吸附处理焦化废水，又能减轻农业废弃物的处置问题，变废为宝，一举两得。

（3）本发明的制备方法简单易操作，反应条件易达到，成本低，易于工业化。

（4）本发明制备的生物质改性吸附剂在吸附焦化废水中有机物后，可以直接用作燃料，回收热能，解决了吸附材料的处理问题。

附图说明

图1为改性前后花生壳对焦化废水中COD去除率的比较。

图2为改性前后柚子皮对焦化废水中COD去除率的比较。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。

实施例1

将废弃花生壳用自来水洗净后100 ℃烘干，用植物粉碎机粉碎后过40目筛，取筛上颗粒；向20 g上述花生壳颗粒中加入100 mL质量百分浓度为15%的磷酸溶液，在室温下浸泡12 h，滤出后水洗至中性，于105 ℃下干燥，放入马弗炉中在400 ℃下煅烧0.5 h，得到花生壳改性吸附剂。

称取2 g上述得到的花生壳改性吸附剂，投入到装有100 mL焦化废水原水的锥形瓶中，之后置于恒温振荡箱中，在25 ℃下以170 rpm振荡吸附8 h，测量吸附后水样的COD去除率达到61%，与未改性的花生壳比较，去除率提高48%，如图1所示。

实施例2

将废弃花生壳用自来水洗净后100 ℃烘干，用植物粉碎机粉碎后过40目筛，取筛上颗粒；向15 g上述花生壳颗粒中加入100 mL质量百分浓度为10%的磷酸溶液，在室温下浸泡10 h，滤出后水洗至中性，于105 ℃下干燥，放入马弗炉中在350 ℃下煅烧1 h，得到花生壳改性吸附剂。

称取2 g上述得到的花生壳改性吸附剂，投入到装有100 mL焦化废水原水的锥形瓶中，之后置于恒温振荡箱中，在25 ℃下以170 rpm振荡吸附8 h，测量吸附后水样的COD去除率达到60%，与未改性的花生壳比较，去除率提高47%。

实施例3

将废弃柚子皮用自来水洗净后100 ℃烘干，用植物粉碎机粉碎后过40目筛，取筛上颗粒；向18 g上述柚子皮颗粒中加入100 mL质量百分浓度为15%的磷酸溶液，在室温下浸泡8 h，滤出后水洗至中性，于105 ℃下干燥，放入马弗炉中在410℃下煅烧0.5 h，得到柚子皮改性吸附剂。

称取2 g上述得到的柚子皮改性吸附剂，投入到装有100 mL焦化废水原水的锥形瓶中，之后置于恒温振荡箱中，在25 ℃下以170 rpm振荡吸附8 h，测量吸附后水样的COD去除率达到68%，与未改性的柚子皮比较，去除率提高53%，如图2所示。

Claims

1.一种吸附焦化废水的生物质改性吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将废弃果壳或果皮用水洗净烘干，用植物粉碎机粉碎后过40目筛，取筛上颗粒；

（2）向步骤（1）得到的颗粒中加入磷酸溶液，在室温下浸泡，反应结束后取出，水洗至中性，干燥，最后置于马弗炉中通空气煅烧，得到所述生物质改性吸附剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的废弃果壳、果皮为花生壳和柚子皮。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述磷酸溶液的质量浓度为10～15%；颗粒与磷酸溶液的质量体积比为150～200 g/L。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述浸泡的时间为8～12 h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述干燥温度为105 ℃；干燥时间为4 h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述煅烧的温度为350～410 ℃，煅烧时间为0.5～1.0 h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述烘干的温度为100 ℃。

8.由权利要求1~7任一项所述制备方法制得的生物质改性吸附剂。

9.权利要求8所述的生物质改性吸附剂在焦化废水吸附处理中的应用。