CN103623791B - 对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料及制备方法 - Google Patents

对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料及制备方法。将NH4HCO3溶液、NH4H2PO4溶液、Ca(NO3)2溶液、NH4OH溶液、盐酸溶液、NH4Cl水溶液和乙二胺四乙酸钙钾溶液制备成混合液F。将尿素和甲醛水溶液制备成混合液L。将苯乙烯氯仿溶液、二乙烯苯氯仿溶液和偶氮二异丁腈氯仿溶液制备成混合液M。将混合液L滴加到混合液M中得到混合液N。将混合液F滴加到混合液N中，得到混合液O；将蒸馏水喷射入装有液氮的容器中制作冰球颗粒，筛分后置于模具内压实；将混合液O浇注到模具中冷冻定型，经脱模及冷冻后得到吸附板。将该吸附板在石油烃降解菌液中培养24h后风干，即可得到。本发明制作工艺简单，制得的吸附板对石油化工废水处理效率高。

Description

对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料及制备方法
技术领域
本发明属于石油化工废水的处理技术领域，特别涉及一种对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料及制备方法。
背景技术
石油化工废水涉及能源、矿产、化工等多个行业，吸附-生物降解作为一种联合水处理技术在污水的处理中占有重要作用。目前吸附有机污染物最常用的吸附材料可分为物理吸附材料，化学吸附材料和生物吸附材料。其中，物理吸附材料有活性炭、分子筛、沸石、活性白土和粘土矿石等具有高比表面积的固体，具有脱出效率高、富集功能强的优点，但也存在稳定性差、容易脱附、易受温度变化影响等不足。化学吸附材料主要包括硅胶、合成纤维、树脂、利用生物化学以及高分子合成的分子印迹聚合物等。常用的生物吸附材料有阔叶植物，真菌、土壤和水中的微生物等。在微生物降解有机物的过程中，需要氮和磷营养元素的参与，通常情况下企业排放的废水中所含有的氮和磷等营养元素无法满足微生物的要求，然而具有缓释氮和磷功能的吸附剂可以满足这一要求。但是，目前还缺少针对氮和磷缺失的石油化工废水处理的吸附材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料及制备方法。其具体步骤如下：
(1)将100mL浓度为0.35mol/L的NH4HCO3溶液和100mL浓度为0.62mol/L的NH4H2PO4混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol/L的NH4OH溶液和浓度为0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；
(2)将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢滴加到300mL浓度为0.025mol/L的Ca(NO3)2溶液中，得到混合液B；
(3)向混合液B中逐滴加入浓HNO3至澄清，得到混合液C；
(4)用浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液C的pH值为3.5，得到混合液D；
(5)向混合液D中加入100mL浓度为1.1mol/L的NH4Cl水溶液，混合均匀后得到混合液E；
(6)向混合液E中加入50mL浓度为0.15mol/L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得到混合液F；
(7)将60mL质量分数为47％的尿素水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液G；将10mL质量分数为33％的甲醛水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液H；
(8)向混合液G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为7.2～7.4，得到混合液I；
(9)将混合液H在1000r/min搅拌条件下加入到混合液I中，然后置于43℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液J；
(10)向混合液J中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为3.7～3.9，然后置于38℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液K；
(11)将1600mL去离子水在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液K中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液L；
(12)将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯苯氯仿溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；
(13)将60mL混合液L在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液N；
(14)将60mL混合液F在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液N中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液O；
(15)将蒸馏水喷射入装有液氮的容器中快速冷冻制作冰球颗粒，用筛网筛分后选取粒径尺寸范围为50～100μm的冰球颗粒待用；
(16)将步骤(15)中筛选过的冰球颗粒置于模具模腔内并压实；
(17)将混合液O浇注到步骤(16)得到的模具中，并一同放入液氮中冷冻定型6小时，取出脱模后获得固态混合物；将该固态混合物真空冷冻干燥去除氯仿和冰球颗粒后得到能够缓慢释放氮和磷元素的多孔吸附板；
(18)将步骤(17)得到的多孔吸附板在石油烃降解菌培养液中培养24h，将石油烃降解菌吸附固定在该多孔吸附板上，其中石油烃降解菌培养液的含菌量为5×1010CFU/ml，培养液的组成为：NH4NO3：2.0g·L-1，NaCl：10.5g·L-1，KH2PO4：2.5g·L-1，FeCl3：0.10g·L-1，MgSO4：3.5g·L-1，CaCl2·2H2O：0.15g·L-1；
(19)将步骤(18)得到的多孔吸附板取出风干，即可得到对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板。
本发明的有益效果是，制作工艺简单，制得的多孔吸附板具有缓释氮磷功能、吸附和生物降解石油化工废水中石油烃的功能，对石油化工废水中的污染物处理效率高。
具体实施方式
本发明提供一种对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料及制备方法，下面以一个实施例来说明本发明。
实施例1.
将100mL浓度为0.35mol/L的NH4HCO3溶液和100mL浓度为0.62mol/L的NH4H2PO4混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol/L的NH4OH溶液和浓度为0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢滴加到300mL浓度为0.025mol/L的Ca(NO3)2溶液中，得到混合液B；向混合液B中逐滴加入浓HNO3至澄清，得到混合液C；用浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液C的pH值为3.5，得到混合液D；向混合液D中加入100mL浓度为1.1mol/L的NH4Cl水溶液，混合均匀后得到混合液E；向混合液E中加入50mL浓度为0.15mol/L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得到混合液F；
将60mL质量分数为47％的尿素水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液G；将10mL质量分数为33％的甲醛水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液H；向混合液G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为7.2～7.4，得到混合液I；将混合液H在1000r/min搅拌条件下加入到混合液I中，然后置于43℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液J；向混合液J中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为3.7～3.9，然后置于38℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液K；将1600mL去离子水在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液K中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液L；
将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯苯氯仿溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；
将60mL混合液L在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液N；
将60mL混合液F在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液N中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液O；
将蒸馏水喷射入装有液氮的容器中快速冷冻制作冰球颗粒，用筛网筛分后选取粒径尺寸范围为50～100μm的冰球颗粒置于模具模腔内并压实；将混合液O浇注到模具中，并一同放入液氮中冷冻定型6小时，取出脱模后获得固态混合物；将该固态混合物真空冷冻干燥去除氯仿和冰球颗粒后得到能够缓慢释放氮和磷元素的多孔吸附板；
将多孔吸附板在石油烃降解菌培养液中培养24h取出风干，即可得到对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板。
下面是运用本发明方法制得的多孔吸附板对石油化工废水进行了吸附和生物降解试验，进一步说明本发明。
运用本发明方法制得的多孔吸附板对石油化工废水进行了吸附和生物降解试验，结果表明该多孔吸附板能够对石油化工废水中的污染物进行有效的吸附和生物降解：当进水COD为684mg/L时，处理后出水中的COD能降低到45mg/L以下。

Claims (1)

1.一种对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
(1)将100mL浓度为0.35mol/L的NH4HCO3溶液和100mL浓度为0.62mol/L的NH4H2PO4混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol/L的NH4OH溶液和浓度为0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；
(2)将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢滴加到300mL浓度为0.025mol/L的Ca(NO3)2溶液中，得到混合液B；
(3)向混合液B中逐滴加入浓HNO3至澄清，得到混合液C；
(4)用浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液C的pH值为3.5，得到混合液D；
(5)向混合液D中加入100mL浓度为1.1mol/L的NH4Cl水溶液，混合均匀后得到混合液E；
(6)向混合液E中加入50mL浓度为0.15mol/L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得到混合液F；
(7)将60mL质量分数为47％的尿素水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液G；将10mL质量分数为33％的甲醛水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液H；
(8)向混合液G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为7.2～7.4，得到混合液I；
(9)将混合液H在1000r/min搅拌条件下加入到混合液I中，然后置于43℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液J；
(10)向混合液J中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为3.7～3.9，然后置于38℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液K；
(11)将1600mL去离子水在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液K中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液L；
(12)将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯苯氯仿溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；
(13)将60mL混合液L在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液N；
(14)将60mL混合液F在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液N中，然后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液O；
(15)将蒸馏水喷射入装有液氮的容器中快速冷冻制作冰球颗粒，用筛网筛分后选取粒径尺寸范围为50～100μm的冰球颗粒待用；
(16)将步骤(15)中筛选过的冰球颗粒置于模具模腔内并压实；
(17)将混合液O浇注到步骤(16)得到的模具中，并一同放入液氮中冷冻定型6小时，取出脱模后获得固态混合物；将该固态混合物真空冷冻干燥去除氯仿和冰球颗粒后得到能够缓慢释放氮和磷元素的多孔吸附板；
(18)将步骤(17)得到的多孔吸附板在石油烃降解菌培养液中培养24h，将石油烃降解菌吸附固定在该多孔吸附板上，其中石油烃降解菌培养液的含菌量为5×1010CFU/mL，培养液的组成为：NH4NO3：2.0g·L-1，NaCl：10.5g·L-1，KH2PO4：2.5g·L-1，FeCl3：0.10g·L-1，MgSO4：3.5g·L-1，CaCl2·2H2O：0.15g·L-1；
(19)将步骤(18)得到的多孔吸附板取出风干，即可得到对石油化工废水有多种复合功能的多孔吸附板。
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