CN105214602A - 一种多孔吸油材料及其制备和再生方法 - Google Patents

一种多孔吸油材料及其制备和再生方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种多孔吸油材料及其制备和再生方法,所述多孔吸油材料为孔径分布0.1um~100um范围内且均匀分布、孔隙率达40%以上的多孔陶瓷材料,所述多孔陶瓷材料由Al2O3和SiO2组成,所述多孔吸油材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,所述多孔吸油材料经改性液浸泡以获得超强吸油能力。本发明获得的除油污功能材料具有材料改性工艺简单、材料改性成本低、材料吸油速率快、材料吸油量大、水体净化度高、材料再生方便等特点。

Description

一种多孔吸油材料及其制备和再生方法
技术领域
本发明属于环境工程水处理领域,涉及一种多孔吸油材料及其制作和再生方法,具体为所述多孔吸油材料能对含油污水进行深度处理。
背景技术
目前,含油废水的处理大都采用“隔油-浮选-生化处理”或“隔油-浮选-过滤”。通常情况下,含油废水经生化处理后,相当一部分油污将分解为分子量更小的有机烃类物质,废水COD浓度难以降解到50mg/L以下,增加了对废水进一步深度处理的难度。采用过滤的方法对含油废水进行深度处理,通常选用核桃壳作为过滤材料,再生采用清水进行反冲洗。由于核桃壳本身机械强度低,且油污经水反冲洗脱油率低,使用寿命短。
发明内容
为了解决含油废水进一步深度处理困难、油污经水反冲洗脱油率低,使用寿命短问题,本发明提供无机陶瓷滤料具有多孔、机械强度高、理化性质稳定等特点,是一种理想的油污吸滤材料,材料本身吸油量要大、吸油速率要快、要能方便地实现再生,从而保证对大量含油污水的快速、深度、低成本处理。
本发明采用如下技术方案:
一种多孔吸油材料,所述多孔吸油材料为孔径分布0.1um~100um范围内且均匀分布、孔隙率达40%以上的多孔陶瓷材料,所述多孔陶瓷材料由Al2O3和SiO2组成,所述多孔吸油材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,所述多孔吸油材料经改性液浸泡以获得超强吸油能力。
多孔吸油材料的制备方法,包括如下步骤:(1)选择由Al2O3和SiO2组成的陶瓷材料,将孔径为0.1um~100um的多孔陶粒用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料,孔隙率达40%;(2)对多孔材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,表面活化处理选用热的水蒸汽或活化溶液,处理时间为15min~1h,活化溶液的处理温度为50℃~80℃,处理后的材料在100℃~150℃烘干;(3)改性:将已活化处理的多孔材料浸入改性液中,改性温度控制在10℃~60℃,改性时间为5min~1h,改性过程中可适当加以搅拌,改性完成后置于100℃~180℃恒温0.5h烘干或者自然风干处理,最终获得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
所述改性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述活化溶液为0.1~5%双氧水、0.1~5%硝酸(或硫酸)的混合水溶液。
多孔吸油材料的再生方法,包括如下步骤:当多孔吸油材料吸油达饱和后,可通过“二步法”实现材料的再生,第一步,将吸油达饱和的多孔吸油材料在500~1000℃烧结0.5~1h,烧结能通O2辅助烧结;第二步,在改性温度10℃~60℃条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液5min~1h,然后100℃~180℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
所述的多孔吸油材料的再生方法也可为以下步骤:第一步,使用再生溶剂或再生溶剂蒸汽反洗脱除被吸附的油污;第二步,在改性温度10℃~60℃的条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液中5min~1h,然后100℃~180℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
再生溶剂是能实现对被吸附油污洗脱的溶剂,包括水、乙醇、CCl4、石油醚、汽油、苯、甲苯等溶剂中的一种或者几种混合物,根据被吸附油污的特性进行选择。
所述活性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述多孔吸油材料作为一种能对含油污水进行深度处理的材料,具有如下特质:(1)对多孔材料的改性工艺简单、改性成本低;(2)吸油量大。吸油量超过材料本身重量的30%以上,充分保证了作为一种对低含油污水进行深度处理的超长“一次使用寿命”的需要;(3)吸油速率快。含油废水接触多孔吸油材料后残存油污快速降至0.1ppm以下或更低,保证了材料对大批量含油污水进行高效深度处理的可行性;(4)再生容易。由于多孔吸油材料的主体成分属于耐高温的多孔陶瓷材料,故可以直接采用高温烧结的办法去除被吸附的油污。烧结处理后的多孔材料经活性液浸泡使材料的吸油性能(吸油量、吸油速率等)恢复到最初的水平。高温烧结的再生办法耗能高、易于排放烟气污染大气环境、所吸附油污无法回收利用。另一种再生办法是使用液体溶剂或溶剂蒸汽反洗。我们的多孔功能材料吸附达饱和后,多孔材料的孔隙被油污所填充,可采用溶剂反洗使材料恢复多孔性能,然后再使用活性液使材料的吸油性能恢复到最初的水平。理论上,由于吸油材料本身的吸油能力很强,不同的油污与多孔吸油材料的结合强度不同,被吸附后需要采用不同的溶剂反洗。如实验表明,沸水作为反洗溶剂对40号液压油的脱除率为总吸油量的20%左右,过热水蒸气对40号液压油的脱除率仅为5%左右。
本发明的有益技术效果在于:本发明获得的多孔吸油材料具有材料改性工艺简单、材料改性成本低、材料吸油速率快、材料吸油量大、水体净化度高、材料再生方便等特点。本发明适用于对含油污水的深度处理,出水油含量可达到0.1ppm或者更低,达到国家一类污水排放标准,或者达到水循环使用的标准,处理的油污包括动植物油、石油类、机械油类等一切油品。
具体实施方式
下面结合本发明的优选实施例进一步说明本发明。
实施例1:
一种能对含油污水进行深度处理的多孔吸油材料的制备工艺,以孔径分布均匀的Al2O3—SiO2基自制备多孔材料为基体,以长碳链的有机酸为改性剂,以醇和水为溶剂实施改性,改性步骤包括:
①将粒径为0.5mm~6mm的自制备多孔陶粒用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料,孔隙率达40%;
②表面活化处理:配制0.5%双氧水、0.5%硝酸的活化溶液,将备用材料浸入活化溶液中,控制在80℃恒温活化1h,活化后取出于105℃烘干得活化多孔材料;
③配制改性溶液:取20V%的乙醇,5V%的油酸,75V%的水获得改性溶液;
④改性:将活化多孔材料浸入改性溶液中,改性温度控制在60℃,改性时间为30min,改性后取出于150℃恒温0.5h,得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
将此制备工艺获得的多孔吸油材料装入过滤柱中对含油污水进行处理,对40号液压油的吸附量为~26ml/100g,对重型齿轮油的吸附量为~28ml/100g,对油酸的吸附量为~26ml/100g,对2000ppm高度乳化的液压乳化油进行处理,其出水浓度降至0.1ppm以下,对2000ppm高度乳化的油酸乳化油进行处理,其出水浓度降至0.1ppm以下。多孔功能材料吸附油污后,油污直接对改性获得的亲油层起到保护作用,使多孔功能材料的吸油特性得以保持,直到材料达到吸油饱和。
材料吸油达饱和后,可以通过高温烧结的方法实现对材料的再生。具体再生步骤包括:
①高温烧结;材料吸油达饱和后,直接将材料取出于800℃恒温30min,压汞仪数据表明,与改性前的多孔材料相比,多孔材料的孔隙率和孔径分布没有发生变化,BET比表面分析仪数据表明,与改性前的多孔材料相比,多孔材料的比表面积没有发生显著变化,证明了该种材料的稳定性;
②在改性温度60℃条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液15min,后105℃烘干得再生的多孔吸油材料,再生后的多孔吸油材料吸油量和吸油速率得以恢复。
所述活性液为:取20V%的乙醇,5V%的油酸,75V%的水配置。
所述多孔吸油材料作为一种能对含油污水进行深度处理的材料,具有如下特质:(1)对多孔材料的改性工艺简单、改性成本低;(2)吸油量大。吸油量超过材料本身重量的30%以上,充分保证了作为一种对低含油污水进行深度处理的超长“一次使用寿命”的需要;(3)吸油速率快。含油废水接触多孔吸油材料后残存油污快速降至0.1ppm以下或更低,保证了材料对大批量含油污水进行高效深度处理的可行性;(4)再生容易。由于多孔吸油材料的主体成分属于耐高温的多孔陶瓷材料,故可以直接采用高温烧结的办法去除被吸附的油污。烧结处理后的多孔材料经活性液浸泡使材料的吸油性能(吸油量、吸油速率等)恢复到最初的水平。高温烧结的再生办法耗能高、易于排放烟气污染大气环境、所吸附油污无法回收利用。另一种再生办法是使用液体溶剂或溶剂蒸汽反洗。我们的多孔功能材料吸附达饱和后,多孔材料的孔隙被油污所填充,可采用溶剂反洗使材料恢复多孔性能,然后再使用活性液使材料的吸油性能恢复到最初的水平。理论上,由于吸油材料本身的吸油能力很强,不同的油污与多孔吸油材料的结合强度不同,被吸附后需要采用不同的溶剂反洗。如实验表明,沸水作为反洗溶剂对40号液压油的脱除率为总吸油量的20%左右,过热水蒸气对40号液压油的脱除率仅为5%左右。
本发明获得的多孔吸油材料具有材料改性工艺简单、材料改性成本低、材料吸油速率快、材料吸油量大、水体净化度高、材料再生方便等特点。本发明适用于对含油污水的深度处理,出水油含量可达到0.1ppm或者更低,达到国家一类污水排放标准,或者达到水循环使用的标准,处理的油污包括动植物油、石油类、机械油类等一切油品。
实施例2:
一种多孔吸油材料,所述多孔吸油材料为孔径分布0.1um~100um范围内且均匀分布、孔隙率达40%以上的多孔陶瓷材料,所述多孔陶瓷材料由Al2O3和SiO2组成,所述多孔吸油材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,所述多孔吸油材料经改性液浸泡以获得超强吸油能力。
多孔吸油材料的制备方法,包括如下步骤:(1)选择由Al2O3和SiO2组成的陶瓷材料,将粒径为0.5mm~6mm的多孔陶粒用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料,孔隙率达40%;(2)对多孔材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,表面活化处理选用热的水蒸汽或活化溶液,处理时间为15min,活化溶液的处理温度为50℃,处理后的材料在100℃烘干;(3)改性:将已活化处理的多孔材料浸入改性液中,改性温度控制在10℃,改性时间为15min,改性过程中可适当加以搅拌,改性完成后置于180℃恒温0.5h烘干或者自然风干处理,最终获得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
所述改性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述活化溶液为0.1~5%双氧水、0.1~5%硝酸(或硫酸)的混合水溶液。
多孔吸油材料的再生方法,①再生溶剂反洗:对于吸附了油酸达饱和的材料,选择用95%乙醇清洗两次,洗脱率为90%,对于吸附了液压油达饱和的材料,选择用CCl4清洗两次,洗脱率为80%,清洗后的混合液回收再利用;②在改性温度10℃的条件将经再生溶剂反洗后的多孔材料浸入活性液中15min,后105℃烘干得再生的多孔吸油材料,再生后的多孔吸油材料吸油量和吸油速率得以恢复。
所述多孔吸油材料作为一种能对含油污水进行深度处理的材料,具有如下特质:(1)对多孔材料的改性工艺简单、改性成本低;(2)吸油量大。吸油量超过材料本身重量的30%以上,充分保证了作为一种对低含油污水进行深度处理的超长“一次使用寿命”的需要;(3)吸油速率快。含油废水接触多孔吸油材料后残存油污快速降至0.1ppm以下或更低,保证了材料对大批量含油污水进行高效深度处理的可行性;(4)再生容易。由于多孔吸油材料的主体成分属于耐高温的多孔陶瓷材料,故可以直接采用高温烧结的办法去除被吸附的油污。烧结处理后的多孔材料经活性液浸泡使材料的吸油性能(吸油量、吸油速率等)恢复到最初的水平。高温烧结的再生办法耗能高、易于排放烟气污染大气环境、所吸附油污无法回收利用。另一种再生办法是使用液体溶剂或溶剂蒸汽反洗。我们的多孔功能材料吸附达饱和后,多孔材料的孔隙被油污所填充,可采用溶剂反洗使材料恢复多孔性能,然后再使用活性液使材料的吸油性能恢复到最初的水平。理论上,由于吸油材料本身的吸油能力很强,不同的油污与多孔吸油材料的结合强度不同,被吸附后需要采用不同的溶剂反洗。如实验表明,沸水作为反洗溶剂对40号液压油的脱除率为总吸油量的20%左右,过热水蒸气对40号液压油的脱除率仅为5%左右。
本发明获得的多孔吸油材料具有材料改性工艺简单、材料改性成本低、材料吸油速率快、材料吸油量大、水体净化度高、材料再生方便等特点。本发明适用于对含油污水的深度处理,出水油含量可达到0.1ppm或者更低,达到国家一类污水排放标准,或者达到水循环使用的标准,处理的油污包括动植物油、石油类、机械油类等一切油品。
实施例3:
一种能对含油污水进行深度处理的多孔功能材料的制备工艺,以孔径分布均匀的Al2O3—SiO2基自制备多孔材料为基体,其改性步骤包括:
①将粒径为0.5mm~6mm的自制备多孔材料用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料;
②配制改性溶液:取20V%的乙醇,5V%的油酸,75V%的水获得改性溶液;
③改性:将备用多孔材料浸入改性溶液中,改性时间为1h,改性后取出于150℃恒温0.5h得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
材料吸油达饱和后,通过实施例1或实施例2中的再生方法实现对材料的再生。
实施例4:
一种多孔吸油材料,所述多孔吸油材料为孔径分布0.1um~100um范围内且均匀分布、孔隙率达40%以上的多孔陶瓷材料,所述多孔陶瓷材料由Al2O3和SiO2组成,所述多孔吸油材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,所述多孔吸油材料经改性液浸泡以获得超强吸油能力。
多孔吸油材料的制备方法,包括如下步骤:(1)选择由Al2O3和SiO2组成的陶瓷材料,将粒径为0.5mm~6mm的多孔陶粒用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料,孔隙率达40%;(2)对多孔材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,表面活化处理选用热的水蒸汽或活化溶液,处理时间为15min:,活化溶液的处理温度为50℃,处理后的材料在100℃烘干;(3)改性:将已活化处理的多孔材料浸入改性液中,改性温度控制在10℃,改性时间为15min,改性过程中可适当加以搅拌,改性完成后置于150℃恒温0.5h烘干或者自然风干处理,最终获得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
所述改性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述活化溶液为0.1~5%双氧水、0.1~5%硝酸(或硫酸)的混合水溶液。
多孔吸油材料的再生方法,包括如下步骤:当多孔吸油材料吸油达饱和后,可通过“二步法”实现材料的再生,第一步,将吸油达饱和的多孔吸油材料在500℃烧结0.5h,烧结能通O2辅助烧结;第二步,在改性温度10℃条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液5min,然后150℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
所述的多孔吸油材料的再生方法也可为以下步骤:第一步,使用再生溶剂或再生溶剂蒸汽反洗脱除被吸附的油污;第二步,在改性温度10℃的条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液中5min,然后150℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
再生溶剂是能实现对被吸附油污洗脱的溶剂,包括水、乙醇、CCl4、石油醚、汽油、苯、甲苯等溶剂中的一种或者几种混合物,根据被吸附油污的特性进行选择。
所述活性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述多孔吸油材料作为一种能对含油污水进行深度处理的材料,具有如下特质:(1)对多孔材料的改性工艺简单、改性成本低;(2)吸油量大。吸油量超过材料本身重量的30%以上,充分保证了作为一种对低含油污水进行深度处理的超长“一次使用寿命”的需要;(3)吸油速率快。含油废水接触多孔吸油材料后残存油污快速降至0.1ppm以下或更低,保证了材料对大批量含油污水进行高效深度处理的可行性;(4)再生容易。由于多孔吸油材料的主体成分属于耐高温的多孔陶瓷材料,故可以直接采用高温烧结的办法去除被吸附的油污。烧结处理后的多孔材料经活性液浸泡使材料的吸油性能(吸油量、吸油速率等)恢复到最初的水平。高温烧结的再生办法耗能高、易于排放烟气污染大气环境、所吸附油污无法回收利用。另一种再生办法是使用液体溶剂或溶剂蒸汽反洗。我们的多孔功能材料吸附达饱和后,多孔材料的孔隙被油污所填充,可采用溶剂反洗使材料恢复多孔性能,然后再使用活性液使材料的吸油性能恢复到最初的水平。理论上,由于吸油材料本身的吸油能力很强,不同的油污与多孔吸油材料的结合强度不同,被吸附后需要采用不同的溶剂反洗。如实验表明,沸水作为反洗溶剂对40号液压油的脱除率为总吸油量的20%左右,过热水蒸气对40号液压油的脱除率仅为5%左右。
本发明获得的多孔吸油材料具有材料改性工艺简单、材料改性成本低、材料吸油速率快、材料吸油量大、水体净化度高、材料再生方便等特点。本发明适用于对含油污水的深度处理,出水油含量可达到0.1ppm或者更低,达到国家一类污水排放标准,或者达到水循环使用的标准,处理的油污包括动植物油、石油类、机械油类等一切油品。
实施例5
一种多孔吸油材料,所述多孔吸油材料为孔径分布0.1um~100um范围内且均匀分布、孔隙率达40%以上的多孔陶瓷材料,所述多孔陶瓷材料由Al2O3和SiO2组成,所述多孔吸油材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,所述多孔吸油材料经改性液浸泡以获得超强吸油能力。
多孔吸油材料的制备方法,包括如下步骤:(1)选择由Al2O3和SiO2组成的陶瓷材料,将粒径为0.5mm~6mm的多孔陶粒用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料,孔隙率达40%;(2)对多孔材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,表面活化处理选用热的水蒸汽或活化溶液,处理时间为1h,活化溶液的处理温度为80℃,处理后的材料在150℃烘干;(3)改性:将已活化处理的多孔材料浸入改性液中,改性温度控制在60℃,改性时间为1h,改性过程中可适当加以搅拌,改性完成后置于180℃恒温0.5h烘干或者自然风干处理,最终获得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
所述改性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述活化溶液为0.1~5%双氧水、0.1~5%硝酸(或硫酸)的混合水溶液。
多孔吸油材料的再生方法,包括如下步骤:当多孔吸油材料吸油达饱和后,可通过“二步法”实现材料的再生,第一步,将吸油达饱和的多孔吸油材料在1000℃烧结1h,烧结能通O2辅助烧结;第二步,在改性温度60℃条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液1h,然后180℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
所述的多孔吸油材料的再生方法也可为以下步骤:第一步,使用再生溶剂或再生溶剂蒸汽反洗脱除被吸附的油污;第二步,在改性温度60℃的条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液中1h,然后180℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
再生溶剂是能实现对被吸附油污洗脱的溶剂,包括水、乙醇、CCl4、石油醚、汽油、苯、甲苯等溶剂中的一种或者几种混合物,根据被吸附油污的特性进行选择。
所述活性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述多孔吸油材料作为一种能对含油污水进行深度处理的材料,具有如下特质:(1)对多孔材料的改性工艺简单、改性成本低;(2)吸油量大。吸油量超过材料本身重量的30%以上,充分保证了作为一种对低含油污水进行深度处理的超长“一次使用寿命”的需要;(3)吸油速率快。含油废水接触多孔吸油材料后残存油污快速降至0.1ppm以下或更低,保证了材料对大批量含油污水进行高效深度处理的可行性;(4)再生容易。由于多孔吸油材料的主体成分属于耐高温的多孔陶瓷材料,故可以直接采用高温烧结的办法去除被吸附的油污。烧结处理后的多孔材料经活性液浸泡使材料的吸油性能(吸油量、吸油速率等)恢复到最初的水平。高温烧结的再生办法耗能高、易于排放烟气污染大气环境、所吸附油污无法回收利用。另一种再生办法是使用液体溶剂或溶剂蒸汽反洗。我们的多孔功能材料吸附达饱和后,多孔材料的孔隙被油污所填充,可采用溶剂反洗使材料恢复多孔性能,然后再使用活性液使材料的吸油性能恢复到最初的水平。理论上,由于吸油材料本身的吸油能力很强,不同的油污与多孔吸油材料的结合强度不同,被吸附后需要采用不同的溶剂反洗。如实验表明,沸水作为反洗溶剂对40号液压油的脱除率为总吸油量的20%左右,过热水蒸气对40号液压油的脱除率仅为5%左右。
本发明获得的多孔吸油材料具有材料改性工艺简单、材料改性成本低、材料吸油速率快、材料吸油量大、水体净化度高、材料再生方便等特点。本发明适用于对含油污水的深度处理,出水油含量可达到0.1ppm或者更低,达到国家一类污水排放标准,或者达到水循环使用的标准,处理的油污包括动植物油、石油类、机械油类等一切油品。
实施例6
一种多孔吸油材料,所述多孔吸油材料为孔径分布0.1um~100um范围内且均匀分布、孔隙率达40%以上的多孔陶瓷材料,所述多孔陶瓷材料由Al2O3和SiO2组成,所述多孔吸油材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,所述多孔吸油材料经改性液浸泡以获得超强吸油能力。
多孔吸油材料的制备方法,包括如下步骤:(1)选择由Al2O3和SiO2组成的陶瓷材料,将粒径为0.5mm~6mm的多孔陶粒用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料,孔隙率达40%;(2)对多孔材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,表面活化处理选用热的水蒸汽或活化溶液,处理时间为45min,活化溶液的处理温度为65℃,处理后的材料在125℃烘干;(3)改性:将已活化处理的多孔材料浸入改性液中,改性温度控制在45℃,改性时间为45min,改性过程中可适当加以搅拌,改性完成后置于160℃恒温0.5h烘干或者自然风干处理,最终获得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
所述改性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述活化溶液为0.1~5%双氧水、0.1~5%硝酸(或硫酸)的混合水溶液。
多孔吸油材料的再生方法,包括如下步骤:当多孔吸油材料吸油达饱和后,可通过“二步法”实现材料的再生,第一步,将吸油达饱和的多孔吸油材料在800℃烧结0.7h,烧结能通O2辅助烧结;第二步,在改性温度45℃条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液45min,然后160℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
所述的多孔吸油材料的再生方法也可为以下步骤:第一步,使用再生溶剂或再生溶剂蒸汽反洗脱除被吸附的油污;第二步,在改性温度45℃的条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液中45min,然后160℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
再生溶剂是能实现对被吸附油污洗脱的溶剂,包括水、乙醇、CCl4、石油醚、汽油、苯、甲苯等溶剂中的一种或者几种混合物,根据被吸附油污的特性进行选择。
所述活性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
所述多孔吸油材料作为一种能对含油污水进行深度处理的材料,具有如下特质:(1)对多孔材料的改性工艺简单、改性成本低;(2)吸油量大。吸油量超过材料本身重量的30%以上,充分保证了作为一种对低含油污水进行深度处理的超长“一次使用寿命”的需要;(3)吸油速率快。含油废水接触多孔吸油材料后残存油污快速降至0.1ppm以下或更低,保证了材料对大批量含油污水进行高效深度处理的可行性;(4)再生容易。由于多孔吸油材料的主体成分属于耐高温的多孔陶瓷材料,故可以直接采用高温烧结的办法去除被吸附的油污。烧结处理后的多孔材料经活性液浸泡使材料的吸油性能(吸油量、吸油速率等)恢复到最初的水平。高温烧结的再生办法耗能高、易于排放烟气污染大气环境、所吸附油污无法回收利用。另一种再生办法是使用液体溶剂或溶剂蒸汽反洗。我们的多孔功能材料吸附达饱和后,多孔材料的孔隙被油污所填充,可采用溶剂反洗使材料恢复多孔性能,然后再使用活性液使材料的吸油性能恢复到最初的水平。理论上,由于吸油材料本身的吸油能力很强,不同的油污与多孔吸油材料的结合强度不同,被吸附后需要采用不同的溶剂反洗。如实验表明,沸水作为反洗溶剂对40号液压油的脱除率为总吸油量的20%左右,过热水蒸气对40号液压油的脱除率仅为5%左右。
本发明获得的多孔吸油材料具有材料改性工艺简单、材料改性成本低、材料吸油速率快、材料吸油量大、水体净化度高、材料再生方便等特点。本发明适用于对含油污水的深度处理,出水油含量可达到0.1ppm或者更低,达到国家一类污水排放标准,或者达到水循环使用的标准,处理的油污包括动植物油、石油类、机械油类等一切油品。
以上所述,仅为发明较佳实施例而已,故不能依此限定发明实施的范围,即依发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明覆盖的范围内。

Claims (10)

1.一种多孔吸油材料,其特征在于:所述多孔吸油材料为孔径分布0.1um~100um范围内且均匀分布、孔隙率达40%以上的多孔陶瓷材料,所述多孔陶瓷材料由Al2O3和SiO2组成,所述多孔吸油材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,所述多孔吸油材料经改性液浸泡以获得超强吸油能力。
2.多孔吸油材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)选择由Al2O3和SiO2组成的陶瓷材料,将孔径为0.1um~100um的多孔陶粒用水清洗掉表层的污物及尘埃,晾干得备用多孔材料,孔隙率达40%以上;(2)对多孔材料进行表面活化处理以增强材料表面的亲水性,表面活化处理选用热的水蒸汽或活化溶液,处理时间为15min~1h,活化溶液的处理温度为50℃~80℃,处理后的材料在100℃~150℃烘干;(3)改性:将已活化处理的多孔材料浸入改性液中,改性温度控制在10℃~60℃,改性时间为5min~1h,改性过程中可适当加以搅拌,改性完成后置于100℃~180℃恒温0.5h烘干或者自然风干处理,最终获得具有超强吸油能力的多孔吸油材料。
3.根据权利要求2所述的多孔吸油材料的制备方法,其特征在于:所述改性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。
4.根据权利要求2所述的多孔吸油材料的制备方法,其特征在于:所述活化溶液为0.1~5%双氧水、0.1~5%硝酸或硫酸的混合水溶液。
5.根据权利要求3所述的多孔吸油材料的制备方法,其特征在于:所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
6.多孔吸油材料的再生方法,其特征在于,包括如下步骤:当多孔吸油材料吸油达饱和后,可通过“二步法”实现材料的再生,第一步,将吸油达饱和的多孔吸油材料在500~1000℃烧结0.5~1h,烧结能通O2辅助烧结;第二步,在改性温度10℃~60℃条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液5min~1h,然后100℃~180℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
7.根据权利要求6所述的多孔吸油材料的再生方法,其特征在于:所述的多孔吸油材料的再生方法也可为以下步骤:第一步,使用再生溶剂或再生溶剂蒸汽反洗脱除被吸附的油污;第二步,在改性温度10℃~60℃的条件下将第一步完成后的多孔吸油材料浸泡在活性液中5min~1h,然后100℃~180℃恒温0.5h或者自然风干,获得再生的多孔吸油材料。
8.根据权利要求7所述的多孔吸油材料的再生方法,其特征在于:再生溶剂是能实现对被吸附油污洗脱的溶剂,包括水、乙醇、CCl4、石油醚、汽油、苯、甲苯等溶剂中的一种或者几种混合物,根据被吸附油污的特性进行选择。
9.根据权利要求6或7任意一项所述的多孔吸油材料的再生方法,其特征在于:所述活性液为体积百分比0.1~20%的长碳链的有机酸、体积百分比5~100%的乙醇或甲醇、体积分数百分比0~95%的水混匀配制。
10.根据权利要求9所述的多孔吸油材料的再生方法,其特征在于:所述长碳链的有机酸包括正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、饱和及不饱和羧酸。
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