CN108187580B - 一种乳化剂及其在油水危废液处理中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工危废液处理技术领域，具体公开一种乳化剂以及其在油水危废液处理中的应用。所述乳化剂由下述方法制备而成：泥水经超临界水氧化和气液分离得液固混合物；所述液固混合物经蒸发浓缩得乳化剂。所述乳化剂应用于油水危废液处理过程，具体步骤为：步骤a、将所述油水危废液和所述乳化剂分别加入缓存罐中，搅拌混合为均相液；步骤b、将所述均相液在超临界反应釜进行超临界氧化反应，得超临界反应产物；步骤c、所述超临界反应产物降压后经气液分离，得液固混合物；步骤d、所述液固混合物经蒸发浓缩得所述乳化剂。本发明所制备的乳化剂具有成本低、对工艺设备无危害、可循环利用的优点。

Description

一种乳化剂及其在油水危废液处理中的应用

技术领域

本发明涉及化工危废处理技术领域，尤其涉及一种乳化剂及其应用，特别是在油水危废液处理中的应用。

背景技术

随着现代工业的高速发展，环境污染问题日益突出。我国危险废物主要产生在制药、化工、造纸、印染、石油开采和加工等行业。据不完全统计，每年的危废产生量达到5000万吨以上，其中绝大部分为有毒有害的油水混合物。因此需要对其综合处理，以此减少对生态环境的破坏。

目前主要的处理方式为将油水危废液集中运输到环保处置单位，但是油水的分层不互溶使危废液的整体性质不稳定，给运输过程和油水危废液的处理过程带来巨大的安全隐患。为了获得稳定的油水混合体系，通常需要添加一定的乳化剂，目前使用较多的有十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基本磺酸钠、辛基酚聚氯乙烯乙烯醚或具有表面活性的聚合物如多糖、蛋白质等。但由于使用量大、价格贵、有一定的毒性，而且一些阴离子如氯、溴、硫等在高温高压下会对设备产生腐蚀，更重要的是不能实现乳化剂的循环利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种乳化剂及其在油水危废处理中的应用，旨在解决现有乳化剂成本高、毒性大和不可回收利用的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案是：

一种乳化剂，由下述方法制备而成：

泥水经超临界水氧化和气液分离得液固混合物；

所述液固混合物经蒸发浓缩得乳化剂。

优选的，所述超临界反应的温度为355-600℃，压力为23-37MPa；和/或所述乳化剂中干质质量含量为40％-60％。

上述技术方案中，泥水经超临界水氧化，整个体系处于超临界或者亚临界态，在高压态下，液体会被压入泥的毛细管空隙中，以此进一步浸润泥，在快速氧化反应之后，反应物料会经历从高压变成低压，再到常压的过程，而高压到常压的变化，浸入泥中的液体，会由液体变化成气体，在瞬间释放压力的过程中体积会变化数倍，这种变化的冲击力对泥有剥离、解离的作用，以此来细化泥，使泥的理化性质发生了变化，细化后的泥具有超细的粒度，约为1-75μm，在低速机械搅拌作用下可做油水混合的乳化剂使用，解决油水分层问题。经过超临界水氧化制得的乳化剂，悬浮性大大提高，可以作为传统乳化剂的载体，不仅可以减少传统乳化剂的使用量，更能扩大传统乳化剂的使用范围，如可以作为油漆、机油等添加剂，起到悬浮增稠作用。

本发明实施例还提供了上述乳化剂在油漆、机油中作为添加剂的应用。

经超临界氧化制得的乳化剂绿色环保，无污染。

本发明实施例还提供了一种所述乳化剂在油水危废液处理中的应用，在所述油水危废液进行处理之前，增加乳化步骤：向所述油水危废液中加入所述乳化剂，缓慢搅拌至油和水混合为均相。

上述技术方案中，油水危废液中添加乳化剂后，在搅拌作用下形成均相液，解决了油水危废液分层的问题；与本身具有毒性的传统乳化剂相比，本发明实施例的乳化剂无二次污染，是一种环境友好型的绿色乳化剂；而且本发明实施例的乳化剂还可循环使用。

进一步地，所述油水危废液处理包括以下步骤：

步骤a、将所述油水危废液和所述乳化剂分别加入缓存罐中，并搅拌混合为均相液；

步骤b、将所述均相液在超临界反应釜进行超临界氧化反应，得超临界反应产物；

步骤c、所述超临界反应产物降压后经气液分离，得液固混合物；

步骤d、所述液固混合物经蒸发浓缩，回收所述乳化剂，再次用于步骤a。

在上述进一步限定的方案中，采用超临界水氧化法处理油水危废液，在处理后又重新生成了新的乳化剂，在整个超临界水氧化工艺中，可以实现乳化剂的回收利用，实现100％节约乳化剂成本，同时也不会对工艺设备造成危害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例2进行油水危废液处理的设备结构示意图；

11-危废液罐 12-单螺杆输送机 13-缓存罐 14-高压泵

15-超临界反应釜 16-氧化剂罐 17-废渣罐 18-气液分离罐

19-浓缩池 20-泥浆泵 21-乳化剂罐。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的基本构思是：利用超临界水氧化法产生的泥颗粒作乳化剂，可以解决目前油水危废液的分层问题；将所述乳化剂应用于油水危废液处理的工艺中，在处理废液的同时实现了乳化剂的循环利用。

以下对本发明实施例进行详细说明。

所述乳化剂，采用以下方法制备而成：泥水经超临界水氧化和气液分离得液固混合物；所述液固混合物经蒸发浓缩得乳化剂。

本发明实施例中，泥水经超临界反应，整个体系处于超临界或者亚临界态，在高压态下，液体会被压入污泥的毛细管空隙中，浸入污泥中的液体在经历从高压到常压的变化过程中，会由液态变化成气态，体积会增大数倍，这种变化的冲击力对污泥有剥离、解离的作用，使泥颗粒细化，细化后泥的粒径范围为1-75μm，泥颗粒中还具有毛细管空隙的结构。

当泥颗粒细化到一定粒度后，可以作为油水混合物的乳化剂，使油水混合物成为稳定的均一相，其稳定机理可能为：

①机械阻隔机理。在搅拌作用下，细小的泥颗粒在乳液液滴表面紧密排布，相当于在油/水界面间形成了一层致密的隔膜，空间上阻隔了乳液液滴之间的碰撞聚并；同时，泥颗粒吸附在液滴表面，也增加了乳液液滴之间的相互斥力，两者共同作用提高了乳液的稳定性。

②三维黏弹粒子网络机理。颗粒间相互作用形成了三维网络结构，导致连续相黏度增加，降低了乳液液滴迁移的速率和程度，从而阻止了乳液液滴的聚结，因此提高了乳液的稳定性。

综上，通过本发明实施例制备的泥颗粒作为乳化剂，解决了油水分层的问题，还可以作为其他乳化剂的载体，还可以在油漆、机油中作为添加剂进行应用。

本发明实施例以油水危废液处理为例，说明所述乳化剂的应用，在所述油水危废液进行处理之前，增加了乳化步骤：向所述油水危废液中加入所述乳化剂，缓慢搅拌至油和水混合为均相。

优选的，所述乳化剂的加入量占所述油水危废液质量的1-12％。更优选5-10％。

优选的，所述缓慢搅拌的速率为200-300r/min。搅拌的速率太快或太慢不利于均相液的形成，且搅拌速率太快还会引发危险。

具体地，所述油水危废液处理的工艺包括以下步骤：

步骤a、将所述油水危废液和所述乳化剂分别加入缓存罐13中，搅拌混合为均相液；

步骤b、将所述均相液在超临界反应釜15进行超临界氧化反应，得超临界反应产物；

步骤c、所述超临界反应产物降压后经气液分离，得液固混合物；

步骤d、所述液固混合物经蒸发浓缩，回收所述乳化剂，再次用于步骤a中。

优选的，步骤a中，所述乳化剂的加入量占所述油水危废液质量的1-12％，所述缓慢搅拌的速率为200-300r/min。

优选的，在步骤b中，所述超临界氧化反应的温度为355-600℃，压力为23-37MPa。

优选的，在步骤c中，所述超临界反应产物10-30s内由反应压力降至常压。

为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1

将含污泥的废水送至超临界反应釜中，并向超临界反应釜中注入氧化剂，反应温度365-600℃，压力23MPa，反应时间为2min。然后将反应所得超临界反应产物18s内由反应压力通过毛细管等降至常压，通过气液分离罐进行气液分离，其中产生的气体含有水蒸气、二氧化碳和氮气，热能回收利用，回收热能后的气体可以直接排放；液相中含有细小固体物，分离后为液固混合物，液固混合物通过浓缩池进行蒸发浓缩得到干质含量为40％-60％的泥颗粒，所述泥颗粒可以作为乳化剂使用。

实施例2

本实施例以油水危废液处理工艺为例，说明乳化剂的应用。参照图1，本实施例采用的油水危废液处理系统，包括超临界反应釜15，配套设置在所述超临界反应釜15入口端的危废液罐11、高压泵14和氧化剂罐16，以及配套设置在所述超临界反应釜15出口端的气液分离罐18和浓缩池19，关键在于，还包括：乳化剂罐21和缓存罐13。所述乳化剂罐21通过装有泥浆泵20的管路与所述浓缩池19连通，用于将超临界水氧化生成的泥颗粒循环应用；所述缓存罐13的相应入口端与所述危废液罐11和所述乳化剂罐21连通，所述缓存罐13的出口端通过所述高压泵14与所述超临界反应釜15的相应入口端连接。所述缓存罐13内设有搅拌机构，用于将油、水通过所述泥颗粒混为均相液。所述超临界反应釜15的出口端还设置废渣罐17，用于回收超临界反应产生的残渣。该系统中，采用实施例1制备的泥颗粒作为乳化剂，既解决了油水分层的问题，而且乳化剂还可以回收循环利用。

具体地，采用上述系统，进行油水危废液处理的步骤包括：

步骤a、将所述油水危废液收集储存于危废液罐11中，所述乳化剂存于乳化剂罐21中；通过泵将油水危废液输送至缓存罐13中，同时通过单螺杆输送机12将所述乳化剂加入缓存罐13中。其中，所述乳化剂干质占所述油水危废液的质量百分比为8％。所述缓存罐13内的搅拌机构以200-250r/min的转速搅拌，在所述乳化剂的作用下，油水混合为均相液。

该步骤中，进行了比对试验：

取所述乳化剂加入油水废液中，加入的比例为8％，200-300r/min的速率低速搅拌；同时，在相同的油水危废液中，加入相同量的普通泥，以相同速率进行搅拌。

结果表明：搅拌20min后，加入所述乳化剂的油水危废液变成了均相液，而加入普通泥的油水危废液虽然经过搅拌后变成看似均匀混合的体系，但是快速分离成两相。

步骤b、通过高压泵14将所述均相液升压至23-30MPa，送入超临界反应釜15中，反应过程中通过氧化剂罐16向超临界反应釜15中注入高压氧气，超临界反应釜15内的温度升至355-600℃，均相液进行超临界水氧化反应，油水危废液中的有机物生成二氧化碳、水和氮气，所述乳化剂分散在液相中，得超临界反应产物。

步骤c、所述超临界反应产物包括气相、液相和大颗粒的残渣。液相中包括分散的泥颗粒。超临界反应产物经毛细管降压后，气相和液相进入气液分离罐18，残渣经废渣罐17排出，气相进入热量回收管路系统，回收热量后直接排空，液相进入浓缩池19。

步骤d、进入浓缩池19的液相为分散有泥颗粒的液固混合物，所述液固混合物经蒸发浓缩，浓缩至干质的重量百分比为40％-60％，从而将泥颗粒回收，通过泥浆泵20输送至乳化剂罐21继续用于后续的反应。

综上所述，本发明的超临界水氧化法制备的乳化剂可以有效解决油水危废液的分层问题，其制备工艺流程简单，处理过程不会发生二次污染，且可以循环利用，是一种环境友好型的绿色乳化剂。

实施例3

与实施例2的油水危废液处理系统相同。其处理的步骤包括：

步骤a、将所述油水危废液收集储存于危废液罐11中，所述乳化剂存于乳化剂罐21中；通过泵将油水危废液输送至缓存罐13中，同时通过单螺杆输送机12将所述乳化剂加入缓存罐13中。其中，所述乳化剂干质占所述油水危废液的质量百分比为5％。所述缓存罐13内的搅拌机构以260-300r/min的转速搅拌，在所述乳化剂的作用下，油水混合为均相液。

步骤b、通过高压泵14将所述均相液升压至26-30MPa，送入超临界反应釜15中，反应过程中通过氧化剂罐16向超临界反应釜15中注入高压氧气，超临界反应釜15内的温度升至365℃，均相液进行超临界水氧化反应，油水危废液中的有机物生成二氧化碳、水和氮气，所述乳化剂分散在液相中，得超临界反应产物。

步骤c、所述超临界反应产物包括气相、液相和大颗粒的残渣。液相中包括分散的泥颗粒。超临界反应产物经毛细管降压后，气相和液相进入气液分离罐18，残渣经废渣罐17排出，气相进入热量回收管路系统，回收热量后直接排空，液相进入浓缩池19。

步骤d、进入浓缩池19的液相为分散有泥颗粒的液固混合物，所述液固混合物经蒸发浓缩，浓缩至干质的重量百分比为40％-60％，从而将泥颗粒回收，通过泥浆泵20输送至乳化剂罐21继续用于后续的反应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种乳化剂在油水危废液处理中的应用，其特征在于，在所述油水危废液进行处理之前，增加乳化步骤：向所述油水危废液中加入所述乳化剂，缓慢搅拌至油和水混合为均相；具体包括以下步骤：

步骤a、将所述油水危废液和所述乳化剂分别加入缓存罐中，并搅拌混合为均相液；

步骤b、将所述均相液在超临界反应釜进行超临界氧化反应，得超临界反应产物；

步骤c、所述超临界反应产物降压后经气液分离，得液固混合物；

步骤d、所述液固混合物经蒸发浓缩，回收所述乳化剂，再次用于步骤a中；

所述乳化剂由下述方法制备而成：

泥水经超临界水氧化和气液分离得液固混合物，超临界反应的温度为355-600℃，压力为23-37MPa；

所述液固混合物经蒸发浓缩得乳化剂，所述乳化剂中干质质量含量为40％-60％。

2.如权利要求1所述的乳化剂在油水危废液处理中的应用，其特征在于，所述泥水为含污泥的废水。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述乳化剂的干质占所述油水危废液质量的1％-12％。

4.如权利要求1或3所述的应用，其特征在于，所述缓慢搅拌的速率为200-300r/min。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，在步骤b中，所述超临界氧化反应的温度为355-600℃，压力为23-37Mpa。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，在步骤c中，所述超临界反应产物10-30s内由反应压力降至常压。