WO2023093026A1 - 光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法 - Google Patents

光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法 Download PDF

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absorbent
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郜时旺
刘练波
牛红伟
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    • C02F2305/02—Specific form of oxidant
    • C02F2305/026—Fenton's reagent

Definitions

  • the application belongs to the technical field of waste liquid treatment, and in particular relates to a method for treating waste water containing a carbon dioxide capture absorbent by using light-assisted Fenton oxidation.
  • CCS carbon capture and storage
  • Methods for capturing carbon dioxide include chemical absorption, physical adsorption, or membrane separation. Chemical absorption can treat large volumes of exhaust gas with high removal efficiencies even at low CO2 concentrations (range 8-15% CO2 in combustion exhaust gases emitted from various sources). Therefore, the absorption of carbon dioxide in flue gas after combustion based on chemical absorption is currently the mainstream carbon capture technology.
  • alkaline chemical absorption liquids are usually used to absorb carbon dioxide, such as alcohol amine, potassium alkali and ammonia water. Alcohol amine absorbents have the characteristics of good absorption effect, low cost, and recyclable absorbents, and become commonly used absorbents for capturing carbon dioxide gas.
  • the technical problem to be solved by this application is to overcome the defects that the combustion method in the prior art is not suitable for treating a large amount of wastewater containing carbon dioxide capture absorbents, and the combustion method has low efficiency when treating wastewater, thereby providing a utilization A method for treating wastewater containing carbon dioxide capture absorbents by light-assisted Fenton oxidation.
  • the present application provides an application of Fenton's reagent in treating wastewater, and the wastewater includes an absorbent for capturing carbon dioxide.
  • the application provides a method for treating waste water containing carbon dioxide capture absorbent, comprising the following steps:
  • the Fenton's reagent and wastewater were subjected to the Fenton reaction under light conditions.
  • the wastewater includes a carbon dioxide capture absorbent.
  • the Fenton's reagent includes hydrogen peroxide solution and ferrous salt solution.
  • the mass fraction of hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide solution is 20-40%.
  • the molar concentration of the ferrous salt in the ferrous salt solution is 0.8-1.3 mol/L.
  • the volume ratio of the hydrogen peroxide solution to the waste water is (8-15): 1000;
  • the volume ratio of the ferrous salt solution to the wastewater is (5-12):1000.
  • the time of the Fenton reaction is 0.5-2h.
  • the ferrous salt can be but not limited to ferrous sulfate, ferrous chloride and the like.
  • the ferrous salt is ferrous sulfate.
  • the mercury lamp provides the lighting conditions
  • the power of the light is 2500-3500W.
  • the mass fraction of the carbon dioxide capture absorbent in the waste water is 2-5%.
  • the carbon dioxide capture absorbent is an organic amine solution after capturing carbon dioxide.
  • the organic amine solution is at least one of methyldiethanolamine, ethanolamine and diethanolamine.
  • the application provides a method for treating waste water containing carbon dioxide capture absorbent, the specific steps include:
  • the waste water is mixed with Fenton reagent, and the Fenton reaction is carried out under the light of 2500-3000W.
  • the treated waste water is obtained after the reaction time of 0.5-2h. emission.
  • Fenton's reagent comprises the ferrous salt that mass fraction is 20-40% aqueous hydrogen peroxide solution and molar concentration is 0.8-1.3mol/L, and the volume ratio of hydrogen peroxide aqueous solution, ferrous salt solution and waste water is (8-15 ):(5-12):1000;
  • the waste water is a solution for flushing a small amount of residual carbon dioxide capture absorbent container, and the solution for flushing a small amount of residual carbon dioxide capture absorbent can be but not limited to water, and the water can be reclaimed water or tap water.
  • the present application uses Fenton's reagent to treat wastewater with less investment, low energy consumption, high efficiency, simple method, easy to realize large-scale application, and does not need to add other additives during the treatment process, effectively reducing carbon dioxide absorption-desorption
  • the overall energy consumption of the system cycle reduces the impact of waste water on the environment, and overcomes the defect that the combustion method in the prior art is difficult to treat a large amount of waste water.
  • the method for treating waste water containing carbon dioxide capture absorbent comprising performing Fenton reaction with the waste water containing carbon dioxide capture absorbent under light conditions.
  • This application creatively proposes to use Fenton's reagent to treat wastewater containing carbon dioxide capture absorbents under light conditions, reducing the use of other chemical reagents, directly mixing Fenton's reagents with wastewater, and realizing waste water under light conditions
  • the method has low energy consumption and high efficiency, has little impact on the environment, and is easy to operate and easy to popularize and apply.
  • this application carries out the Fenton reaction under light conditions, which also avoids the problem that the traditional Fenton method continuously produces sludge to hinder its own reaction.
  • the COD content in the treated wastewater is small, which can be directly discharged or recycled after simple water treatment Reuse.
  • the wastewater treatment method provided by this application by optimizing and adjusting the volume ratio of hydrogen peroxide solution, ferrous salt solution and wastewater, can reduce the COD in the wastewater to the greatest extent under the minimum amount, and improve the treatment effect of wastewater , by controlling the amount of hydrogen peroxide solution and ferrous salt, the utilization rate of Fenton's reagent is improved, and the efficiency and effect of wastewater treatment are guaranteed.
  • the embodiment of the present application provides a treatment method for wastewater containing carbon dioxide capture absorbent, and the specific steps include:
  • the waste water is mixed with Fenton's reagent, and the Fenton reaction is carried out under the light of 2500-3500W, and the reaction time is 0.5-2h.
  • Fenton's reagent comprises the ferrous salt that the aqueous hydrogen peroxide solution that mass fraction is 20-40% and molar concentration is 0.8-1.3mol/L, the volume ratio of aqueous hydrogen peroxide solution, ferrous salt solution and waste water is (8 -15): (5-12): 1000;
  • Ferrous salt can be but not limited to ferrous salts such as ferrous sulfate, ferrous chloride;
  • the waste water is a solution for flushing a small amount of residual carbon dioxide capture absorbent container, and the solution for flushing a small amount of residual carbon dioxide capture absorbent can be but not limited to water, and the water can be reclaimed water or tap water;
  • the carbon dioxide capture absorbent may be an organic amine solution, and more specifically, the carbon dioxide capture absorbent may be at least one of methyldiethanolamine, ethanolamine, and diethanolamine.
  • This embodiment provides a method for treating wastewater containing carbon dioxide capture absorbent, comprising the following steps:
  • This embodiment provides a method for treating wastewater containing carbon dioxide capture absorbent, comprising the following steps:
  • This embodiment provides a method for treating wastewater containing carbon dioxide capture absorbent, comprising the following steps:
  • This embodiment provides a method for treating wastewater containing carbon dioxide capture absorbent, comprising the following steps:
  • This embodiment provides a method for treating waste water containing carbon dioxide capture absorbent, comprising the following steps,
  • This comparative example provides a kind of treatment method of the waste water containing carbon dioxide capture absorber, comprises the following steps,
  • This test example provides the effects of the treatment methods of carbon dioxide-containing wastewater in various embodiments and comparative examples. details as follows:
  • COD chemical oxygen demand
  • Table 1 shows the test results of COD in the wastewater treated in Examples 1-2 and Comparative Example 1.
  • Example 1 Example 2 Comparative example 1 COD removal rate (%) 80 72 15
  • the treatment method provided by this application can effectively remove COD in wastewater, and the removal rate is high. Furthermore, the present application uses Fenton's reagent to treat wastewater containing carbon dioxide capture absorbents. This method is simple and feasible, and can avoid the disadvantage that the combustion method in the prior art is not suitable for treating large amounts of wastewater, and this method is effective in treating There is no need to add other chemical reagents in the waste water process, reducing the pollution caused by water treatment to the environment.

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Abstract

本申请属于废液处理技术领域，具体涉及一种利用光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法。该废水包括二氧化碳捕集吸收剂；本申请将芬顿试剂用于含二氧化碳捕集吸收剂的废水，直接将芬顿试剂与废水混合就能实现对废水进行处理，处理后的废水中的COD含量少，可以直接排放或者经简单水处理后回收再利用。

Description

光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2021年11月24日提交中国专利局、申请号为202111406383.9、发明名称为“光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文中。
技术领域
本申请属于废液处理技术领域，具体涉及一种利用光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法。
背景技术
在未来可见的一段时间内，碳捕集与封存(CCS)技术依然是解决温室气体问题的唯一经济性可行途径。而在CCS技术中，捕集成本占整个操作成本的80％，再生能耗约占整个捕集过程能耗的1/2-1/3以上，因此，低能耗再生技术的开发已经成为实现CCS技术的关键所在。
捕集二氧化碳的方法包括化学吸收法、物理吸附法或膜分离法。化学吸收法可以处理大体积的废气，即使在低二氧化碳浓度下(从各种来源排放的燃烧废气中二氧化碳含量范围为8-15％)也具有很高的清除效率。因此，基于化学吸收法吸收燃烧后烟气中的二氧化碳是目前主流的碳捕集技术手段。在工业上，通常选用呈碱性的化学吸收液来吸收二氧化碳，如醇胺、钾碱和氨水等。醇胺类吸收剂具有吸收效果好、成本低、吸收剂可循环使用的特点成为捕集二氧化碳气体常用的吸收剂。
但是在实际生产中，在将醇胺类吸收剂用于捕集二氧化碳后，盛装有醇胺类吸收剂的容器中会残留少量的二氧化碳捕集吸收剂，然而容器中残留少量的二氧化碳捕集吸收剂。本领域通常采用自来水或中水冲洗的方法对容器中残留的少量二氧化碳捕集吸收剂进行处理，冲洗后废水中二氧化碳捕集吸收剂的含量少，一般采用燃烧的方法处理冲洗废水，但是该方法在处理废水时，效率低，难以有效处理大量的废水。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中燃烧法不适用于处理大量的含有二氧化碳捕集吸收剂的废水，且燃烧法在处理废水时，效率低等缺陷，从而提供一种利用光助芬顿氧化法处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水的方法。
为此，本申请提供了以下技术方案。
本申请提供了一种芬顿试剂在处理废水中的应用，所述废水包括二氧化碳捕集吸收剂。
本申请提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，包括以下步骤：
芬顿试剂与废水在光照条件下进行芬顿反应。
所述废水包括二氧化碳捕集吸收剂。
所述芬顿试剂包括过氧化氢溶液和亚铁盐溶液。
所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为20-40％。
所述亚铁盐溶液中亚铁盐的摩尔浓度为0.8-1.3mol/L。
所述过氧化氢溶液与所述废水的体积比为(8-15)：1000；
所述亚铁盐溶液与所述废水的体积比为(5-12)：1000。
所述芬顿反应的时间为0.5-2h。
其中，亚铁盐可以是但不限于硫酸亚铁、氯化亚铁等。可选地，亚铁盐为硫酸亚铁。
进一步地，汞灯提供所述光照条件；
所述光照的功率为2500-3500W。
所述废水中二氧化碳捕集吸收剂的质量分数为2-5％。
所述二氧化碳捕集吸收剂为捕集二氧化碳后的有机胺溶液。
所述有机胺溶液为甲基二乙醇胺、乙醇胺和二乙醇胺中的至少一种。
本申请提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，具体的步骤包括：
废水与芬顿试剂混合，在2500-3000W的光照下进行芬顿反应，反应时间0.5-2h后得到处理的废水，该废水可以经水处理系统再处理后进行循环，也达到排放的标准直接进行排放。
芬顿试剂包括质量分数为20-40％的过氧化氢水溶液和摩尔浓度为0.8-1.3mol/L的亚铁盐，过氧化氢水溶液、亚铁盐溶液和废水的体积比为(8-15)：(5-12)：1000；
废水为冲洗残留少量二氧化碳捕集吸收剂容器的溶液，冲洗残留少量二氧化碳捕集吸收剂的溶液可以是但不限于水，水可以是中水，也可以是自来水。
本申请的技术方案，具有如下优点：
1.本申请提供的芬顿试剂在处理废水中的应用，该废水包括二氧化碳捕集吸收剂；本申请首创性地将芬顿试剂用于含二氧化碳捕集吸收剂的废水，直接将芬顿试剂与废水混合就能实现对废水进行处理，处理后的废水中的COD含量少，可以直接排放或者经简单水处理后回收再利用。
进一步地，本申请采用芬顿试剂处理废水的投入少、能耗低，效率高、方法简单，易实现规模化应用，且在处理过程中不需要加入其它助剂，有效降低了二氧化碳吸收-解吸系统循环的整体能耗，减少了废水对环境的影响，克服了现有技术中燃烧法难以处理大量废水的缺陷。
2.本申请提供的含二氧化碳捕集吸收剂废水的处理方法，包括，芬顿试剂与含二氧化碳捕集吸收剂的废水在光照条件下进行芬顿反应。本申请创造性地提出了在光照条件下将芬顿试剂用于处理含二氧化碳捕集吸收剂的废水，减少了其它化学试剂的使用，直接将芬顿试剂与废水混合，在光照条件下实现了废水的处理，该方法能耗低且效率高，对环境影响小，操作简便易推广应用。同时，本申请在光照条件下进行芬顿反应，还避免了传统芬顿法不断产生污泥阻碍自身反应的问题，处理后废水中的COD含量少，可以直接排放或者经简单水处理后可以回收再利用。
3.本申请提供的废水的处理方法，通过对过氧化氢溶液、亚铁盐溶液和废水的体积比进行优化调整，可以在最少用量下最大程度的减少废水中的COD，提高废水的处理效果，通过控制过氧化氢溶液和亚铁盐的用量既提高了芬顿试剂的利用率，又保证了废水的处理效率和效果。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本申请，并不局限于所述最佳实施方式，不对本申请的内容和保护范围构成限制，任何人在本申请的启示下或是将本申请与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本申请相同或相近 似的产品，均落在本申请的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
具体地，本申请实施例提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂废水的处理方法，具体步骤包括，
废水与芬顿试剂混合，在2500-3500W的光照下进行芬顿反应，反应时间为0.5-2h。
其中，芬顿试剂包括质量分数为20-40％的过氧化氢水溶液和摩尔浓度为0.8-1.3mol/L的亚铁盐，过氧化氢水溶液、亚铁盐溶液和废水的体积比为(8-15)：(5-12)：1000；亚铁盐可以是但不限于硫酸亚铁、氯化亚铁等亚铁盐；
废水为冲洗残留少量二氧化碳捕集吸收剂容器的溶液，冲洗残留少量二氧化碳捕集吸收剂的溶液可以是但不限于水，水可以是中水，也可以是自来水；
二氧化碳捕集吸收剂可以是有机胺溶液，更具体地，二氧化碳捕集吸收剂可以是甲基二乙醇胺、乙醇胺和二乙醇胺中的至少一种。
实施例1
本实施例提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，包括如下步骤：
取1L废水，该废水中甲基二乙醇胺的质量分数为3％，在该废水中加入10ml30wt％过氧化氢水溶液和8ml 1mol/L的FeSO 4溶液，在3根中压汞灯串联的光源下反应2h，汞灯的功率为3000W，得到处理后的废水。
实施例2
本实施例提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，包括如下步骤：
取1L废水，该废水中甲基二乙醇胺的质量分数为5％，在该废水中加入15ml30wt％过氧化氢水溶液和12ml 1mol/L的FeSO 4溶液，在3根中压汞灯串联的光源下反应2h，汞灯的功率为3000W，得到处理后的废水。
实施例3
本实施例提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，包括如下步骤：
取1L废水，该废水中甲基二乙醇胺的质量分数为3％，在该废水中加入10ml30wt％过氧化氢水溶液和8ml 1mol/L的FeCl 2溶液，在3根中压汞灯串联的光源下反应2h，汞灯的功率为2800W，得到处理后的废水。
实施例4
本实施例提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，包括如下步骤：
取1L废水，该废水中二乙醇胺的质量分数为4％，在该废水中加入12ml30wt％过氧化氢水溶液和5ml 1mol/L的FeSO 4溶液，在3根中压汞灯串联的光源下反应2h，汞灯的功率为3000W，得到处理后的废水。
实施例5
本实施例提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，包括如下步骤，
取1L废水，该废水中乙醇胺的质量分数为3％，在该废水中加入9ml 30wt％过氧化氢水溶液和7ml 1mol/L的FeSO 4溶液，在3根中压汞灯串联的光源下反 应2h，汞灯的功率为3200W，得到处理后的废水。
对比例1
本对比例提供了一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，包括如下步骤，
取1L废水，该废水中甲基二乙醇胺的质量分数为3％，在该废水中加入50ml10wt％NClO水溶液，在3根中压汞灯串联的光源下反应2h，汞灯的功率为3000W，得到处理后的废水。
试验例
本试验例提供了各实施例和对比例含二氧化碳废水的处理方法的效果。具体如下：
化学需氧量(COD)的测定方法参考：GB11914《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》。
实施例1-2和对比例1处理后的废水中COD的测试结果见表1。
表1实施例和对比例中处理后废水中的COD去除率
示例 实施例1 实施例2 对比例1
COD去除率(％) 80 72 15
通过表1的记载，本申请提供的处理方法可以有效去除废水中的COD，且去除率高。进一步地，本申请将芬顿试剂用于处理含有二氧化碳捕集吸收剂的废水中，该方法简单可行，可以避免现有技术中燃烧法不适合处理量大的废水的缺点，且该方法在处理废水过程中不需要添加其它化学试剂，减少水处理对环境造成的污染。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的 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化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

  1. 芬顿试剂在处理废水中的应用，其特征在于，所述废水包括二氧化碳捕集吸收剂。
  2. 一种含二氧化碳捕集吸收剂的废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
    芬顿试剂与废水在光照条件下进行芬顿反应。
  3. 根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述芬顿试剂包括过氧化氢溶液和亚铁盐溶液；
    所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为20-40％；
    所述亚铁盐溶液中亚铁盐的摩尔浓度为0.8-1.3mol/L。
  4. 根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述过氧化氢溶液与所述废水的体积比为(8-15)：1000；
    所述亚铁盐溶液与所述废水的体积比为(5-12)：1000。
  5. 根据权利要求2-4中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述芬顿反应的时间为0.5-2h。
  6. 根据权利要求2-5中任一项所述的处理方法，其特征在于，汞灯提供所述光照条件；
    所述光照的功率为2500-3500W。
  7. 根据权利要求2-6中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述废水中二氧化碳捕集吸收剂的质量分数为2-5％。
  8. 根据权利要求2-7中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述二氧化碳捕集吸收剂为捕集二氧化碳后的有机胺溶液。
  9. 根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述有机胺溶液为甲基二乙醇胺、乙醇胺和二乙醇胺中的至少一种。
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