CN106277161A - 一种用油菜秸秆处理含酚废水的方法 - Google Patents

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叶嘉辉
周燕强
刘金成
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孙大雷
张维刚
蔡晓兰
张焜
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Abstract

本发明公开了一种用油菜秸秆吸附含酚废水的方法，利用油菜秸秆的多孔性结构，在自然条件下干燥油菜秸秆，将油菜秸秆切割成粒径为1～5cm的颗粒，用0.5～2mol/L的无机酸中浸泡4～12h，在100～150℃下烘干，加入0.5～3mol/g的钠盐活化剂，在60～80℃下搅拌6～24h后烘干，加入到含酚废水中进行吸附，除酚率最高可达81.7％。吸附后的油菜秸秆经简单的过滤干燥后还可作为燃料，不会产生二次污染。此方法操作简单，成本低，除酚效果明显，对环境无产生新污染，在工业上有一定的应用价值。

Description

一种用油菜秸秆处理含酚废水的方法
技术领域
本发明属于处理工业废水领域，更具体地，涉及一种用油菜秸秆处理含酚废水的方法。
背景技术
随着工业的发展，排放的含酚废水的种类与数量日益增加，含酚有机废水带来的污染也越来越严重，给人类带来了巨大的威胁。含酚废水的来源十分广泛，主要来自焦化厂、石油化工厂、煤气厂等工业部门。一般来说，废水含有苯酚、甲酚、硝基苯酚、氯苯酚等酚类物质，对环境影响十分严重。而酚类化合物又是一种强神经毒物，并且具有腐蚀性，对一切生物个体都有毒害作用。因此。酚类废水的处理已经成为我国水污染控制领域的一个研究热点。
近几年来，国内外的研究学者对含酚废水的治理和回收做了大量研究和探讨，目前处理酚类废水的方法主要包括以下三大类：化学氧化法、物理去除法和生物法。其中，物理法利用物理作用除去含酚废水中的有毒物物质，主要包括溶剂萃取法、吸附法和膜分离法。溶剂萃取法是利用难溶于水的萃取剂与含酚废水混合，使废水中有毒酚的类物质与萃取剂发生萃取，使酚类物质进行相转移，以达到去除废水中的含酚物质。吸附法是一种简单易行的污水处理方法，利用吸附材料多孔的特性，以吸附废水中的酚类物质，使用较为广泛的吸附材料有活性炭、磺化煤、树脂等等。膜分离法主要利用超滤膜、纳滤膜、液膜以及膜生物反应器等，利用膜分离法既能对废水进行有效的净化，又能回收一些有用的物质。
化学氧化法主要是指采用湿式催化氧化法进行处理含酚废水的方法。该法是在传统的湿式氧化法中加入催化剂降低反应的活化能，从而使反应能在更加温和的条件下和更短的时间内完成，除此之外，还有高级氧化法和光催化氧化法。生物处理法的基本原理是利用微生物具有吸附和分解废水中的酚类物质的能力，将废水中含酚的有害物质分解为无害物质。应用较为广泛的有活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法及生物流化床法。虽然含酚废水种类繁多，各种工业含酚废 水的含量也不尽相同，但其中大部分的有机含酚污染物都是可以利用生物降解的。
虽然目前处理含酚废水的方法有很多，但都存在一些缺陷，如操作难度大，工艺复杂，能耗大，成本高等问题。
发明内容
本发明的目在于克服现有技术中对含酚废水的污染操作难度大、工艺复杂、能耗大且成本高的缺点和不足，提供一种用油菜秸秆直接处理含酚废水的方法，利用废弃的油菜秸秆，经过简单的剪碎处理后，直接加入到工业废水中，对废水中的酚类物质进行吸附处理，以降低废水中的酚类物质的含量，吸附后的秸秆仍可作为燃烧材料，不仅降低废水对人类的危害，减少环境污染，而且还可以回收秸秆继续利用。此方法操作简单，成本低，除酚效果明显，对环境无产生新污染，在工业上有一定的应用价值。
本发明上述目的是通过以下技术方案予以实现：
一种用油菜秸秆处理含酚废水的方法，包括如下具体步骤：
S1.回收农作物中废弃的油菜秸秆，在自然条件下干燥，用切割机将干燥的油菜秸秆切成粒径为1～5cm的颗粒；
S2.将S1所得油菜秸秆颗粒放置在0.5～2mol/L的无机酸中浸泡4～12h，100～150℃烘干后，加入钠盐水溶液活化剂，在60～80℃下搅拌6～24h后，烘干后得到经处理的油菜秸秆颗粒；
S3.将步骤S2得到的油菜秸秆加入到含酚溶液中，在25～60℃进行搅拌和吸附后放出含酚溶液，并用气相色谱仪测得加入油菜秸秆颗粒后的含酚溶液浓度。
优选地，步骤S1中所述干燥的时间为12～48h。
优选地，步骤S2中所述无机酸为H2SO4、HCl或HNO3中的任意一种。
优选地，步骤S2中所述的钠盐活化剂为Na2SO4、NaNO3或Na2CO3中的任意一种。
优选地，步骤S2中所述的钠盐水溶液活化剂的浓度为0.5～3mol/g。
优选地，步骤S2中所述烘干的温度为120～200℃，烘干的时间为12～48h。
优选地，步骤S2中所述的油菜秸秆颗粒与钠盐水溶液活化剂的质量体积比为1：0.3～4g/mL。
优选地，步骤S3所述搅拌的速率为0～240r/min，搅拌的时间为6～24h，吸附的时间为6～24h。
上述用油菜秸秆处理含酚废水的方法在工业含酚废水中的应用也在本发明的保护范围内。优选地，所述含酚废水中酚物质为苯酚、甲酚、对氯苯酚或邻硝基苯酚中的任意一种或几种；所述含酚废水中酚物质的去除率为76～81.7％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明利用农业废弃的油菜秸秆设计了含酚废水处理简单的新工艺，使得含酚溶液中的酚类物质利用吸附作用，快速附着在废弃的油菜秸秆颗粒上，显著降低溶液中酚类物质的含量。该方法操作简单，成本较低，吸附效果良好，对酚类物质的去除率高，最高可达到81.7％，可应用于含酚废水的处理。此外，本发明采用油菜杆制备吸附材料，变废为宝，对废水中的酚类物质进行吸附，减少废水中的含酚量，以降低对环境的污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
1.回收农作物中废弃的油菜秸秆，在自然条件下干燥后，用切割机将油菜秸秆切成1cm长的颗粒。
2.配置0.5mol/L的H2SO43，将颗粒放置其中浸泡4h，150℃烘干后，加入0.5mol/g的钠盐活化剂Na2SO4，60℃下搅拌6h后，200℃烘干备用。
3.在容器中加入切碎后的油菜秸秆100g，加入1000mL含苯酚为50mg/L的溶液，在25℃恒温条件下进行浸泡吸附，6h后，倒出溶液，测得苯酚溶液浓度为10.8mg/L。在苯酚溶液中，油菜秸秆颗粒的吸附容量可以达到0.39mg/g(即每克的油菜秸秆可吸附0.39毫克的苯酚)，苯酚的去除率达到78.4％。
实施例2
1.回收农作物中废弃的油菜秸秆，在自然条件下干燥后，用切割机将油菜秸秆切成2cm长的颗粒。
2.配置1mol/L的HCl，将颗粒放置其中浸泡8h，150℃烘干后，加入2mol/g的钠盐活化剂NaNO3，70℃下搅拌12h后，200℃烘干备用。
3.在容器中加入切碎后的油菜秸秆100g，加入1000mL含甲酚为150mg/L的溶液，在30℃下进行搅拌吸附，搅拌速度为60r/min，吸附8h后，倒出溶液，测得甲酚溶液浓度为27.5mg/L。在甲酚溶液中，油菜秸秆颗粒的吸附容量可以达到1.23mg/g，甲酚的去除率达到81.7％。
实施例3
1.回收农作物中废弃的油菜秸秆，在自然条件下干燥后，用切割机将油菜秸秆切成3cm长的颗粒。
2.配置2mol/LHNO3，将颗粒放置其中浸泡12h，150℃烘干后，加入3mol/g的钠盐活化剂Na2CO3，80℃下搅拌18h后，200℃烘干备用。
3.在容器中加入切碎后的油菜秸秆100g，加入1000mL含对氯苯酚为250mg/L的溶液，在40℃下进行搅拌吸附，搅拌速度为120r/min，吸附12h后，倒出溶液，测得对氯苯酚溶液浓度为52.2mg/L。在对氯苯酚溶液中，油菜秸秆颗粒的吸附容量可以达到1.98mg/g，对氯苯酚的去除率达到79.1％。
实施例4
1.回收农作物中废弃的油菜秸秆，在自然条件下干燥后，用切割机将油菜秸秆切成4cm长的颗粒。
2.配置2mol/LHCl，将颗粒放置其中浸泡8h，150℃烘干后，加入2mol/g的钠盐活化剂Na2SO4，60℃下搅拌24h后，200℃烘干备用。
3.在容器中加入切碎后的油菜秸秆100g，加入1000mL含邻硝基苯酚为350mg/L的溶液，在50℃下进行搅拌吸附，搅拌速度为180r/min，吸附16h后，倒出溶液，测得邻硝基苯酚溶液浓度为83.7mg/L。在邻硝基苯酚溶液中，油菜秸秆颗粒的吸附容量可以达到2.66mg/g，邻硝基苯酚的去除率达到76.0％。
实施例5
1.回收农作物中废弃的油菜秸秆，在自然条件下干燥后，用切割机将油菜秸秆切成5cm长的颗粒。
2.配置1.5mol/L的HNO3，将颗粒放置其中浸泡4h，150℃烘干后，加入3mol/g的钠盐活化剂NaNO3，80℃下搅拌12h后，200℃烘干备用。
3.在容器中加入切碎后的油菜秸秆100g，加入1000mL含酚量为388mg/L的废水，在60℃加热条件下进行搅拌吸附，搅拌速度为240r/min，吸附24h后，倒出溶液，测得含酚废水浓度为92.7mg/L。在含酚废水中，油菜秸秆颗粒的吸附容量可以达到2.95mg/g，含酚废水的去除率达到76.1％。可见，用油菜秸秆对工业废水中的酚类物质有十分显著的吸附效果。
本发明的上述实施例仅为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.回收农作物中废弃的油菜秸秆，在自然条件下干燥，用切割机将干燥的油菜秸秆切成粒径为1～5cm的颗粒；
S2.将S1所得油菜秸秆颗粒放置在0.5～2mol/L的无机酸中浸泡4～12h，100～150℃烘干后，加入钠盐水溶液活化剂，加热至60～80℃，搅拌6～24h后，烘干后得到经处理的油菜秸秆颗粒；
S3.将步骤S2得到的油菜秸秆加入到含酚溶液中，在25～60℃进行搅拌和吸附后放出含酚溶液，并用气相色谱仪测得加入油菜秸秆颗粒后的含酚溶液浓度。
2.根据权利要求1所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤S1中所述干燥的时间为12～48h。
3.根据权利要求1所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤S2中所述无机酸为H2SO4、HCl或HNO3中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤S2中所述的钠盐活化剂为Na2SO4、NaNO3或Na2CO3中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤S2中所述的钠盐水溶液活化剂的浓度为0.5～3mol/g。
6.根据权利要求1所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤S2中所述烘干的温度为120～200℃，烘干的时间为12～48h。
7.根据权利要求1所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤S2中所述的油菜秸秆颗粒与钠盐水溶液活化剂的质量体积比为1：
0.3～4g/mL。
8.根据权利要求1所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤S3所述搅拌的速率为0～240r/min，搅拌的时间为6～24h，吸附的时间为6～24h。
9.权利要求1-8任一项所述的用油菜秸秆处理含酚废水的方法在工业含酚废水中的应用。
10.根据权利要求9所述在工业含酚废水中的应用，其特征在于，所述含酚废水中酚物质为苯酚、甲酚、对氯苯酚或邻硝基苯酚中的任意一种或几种；所述含酚废水中酚物质的去除率为76～81.7％。
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