CN113713755A - 一种混合金属氧化物介孔材料及其用于处理兰炭废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合金属氧化物介孔材料及其用于处理兰炭废水的方法，所述混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得；将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；而后将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理3～4次后，进入下一个处理环节；本发明通过采用酸碱溶液对在浆化煤炭颗粒处理过程中产生的副产物混合金属氧化物进行改性处理，有效的增大了其比表面积，降低了该混合金属氧化物的吸水能力，增强了其吸附能力，提高了其对兰炭废水的处理效果，同时该处理工艺简单，操作方便，且成本低。

Description

一种混合金属氧化物介孔材料及其用于处理兰炭废水的方法
技术领域
本发明涉及一种兰炭废水处理方法，尤其是涉及一种采用混合金属氧化物介孔材料处理兰炭废水的方法。
背景技术
煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，该技术广泛应用于煤制气、合成氨、煤发电等工业过程中。煤气化过程的实质是以氧气、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将难以加工处理、难以脱除无用组分的固体煤，转化为易于净化、易于利用的过程。然而在该工艺中，煤气在气化炉出口处需要用循环冷却水喷淋冷却，同时把煤气携带的有机杂质、未分解的气化剂、焦油和煤气灰份洗涤下来，从而产生大量的煤气化废水，该废水水量大、成分复杂，外观呈褐色，偏中碱性，有浓烈的酚氨臭味，主要有酚、氨、二氧化碳、硫化氢、脂肪酸、焦油及粉尘颗粒等。
酚是一种原型质毒物，对水体水源、水生生物、农作物均会产生严重的影响。目前对于兰炭废水的治理，国内外做了大量的研究工作，并且已经研究出许多种脱酚的工艺方法，比如吸附法、蒸汽脱酚法、电解法、焚烧法、液膜法等；其中，吸附法实施起来较为简单方便，成本较低，常用的吸附材料有活性炭、气化渣等。
在煤化工行业中所使用的浆化煤炭颗粒在气化炉高温高压条件下经熔融、激冷、凝结等流程后，其会产生大量的含水渣，该含水渣包括从气化炉底部排渣锁斗排出的粗渣，以及通过气化炉顶部由粗煤气气流携出并经初步洗涤净化、沉淀得到细渣，其中细渣的主要成分为混合金属氧化物，其具有较强的吸附作用，能够对废水中的有害物质进行吸附，进而达到污水净化的目的。
现有技术中在采用混合金属氧化物对兰炭废水进行处理时需要借助辅助试剂共同作用，例如双氧水等，才能使得最终的废水可以达到过国家排放标准；工艺复杂，处理成本高。
因此，有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效解决上述技术问题的一种采用混合金属氧化物介孔材料处理兰炭废水的方法。
为达到本发明之目的，采用如下技术方案：
一种混合金属氧化物介孔材料，该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得。
进一步地，该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理；
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为60～120度，盐酸浓度为150～250g/L，液固比为3～7mL/g；
步骤3：1～2h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为40～60g/L，反应温度为100～130度，固液比为3～7mL/g；
步骤4：3～7h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
一种混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理3～4次后，进入下一个处理环节。
进一步地，步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为(4～6):1。
进一步地，步骤2中的处理温度为25～35度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过采用酸碱溶液对混合金属氧化物进行改性处理，有效的增大了其比表面积，降低了其吸水能力，增强了其吸附能力，使得兰炭废水只单独采用该介孔材料处理后便达到良好的处理效果，此外，本发明工艺简单，操作方便，且成本低。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、特征与功效更易被理解，下面结合具体实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种混合金属氧化物介孔材料，该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得。
其中该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理。
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为60～120度，盐酸浓度为150～250g/L，液固比为3～7mL/g。
步骤3：1～2h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为40～60g/L，反应温度为100～130度，固液比为3～7mL/g。
步骤4：3～7h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
同时，本发明还提供一种上述混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理3～4次后，进入下一个处理环节。
具体的，步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为(4～6):1；处理温度为25～35度。
实施例1
本发明提供一种混合金属氧化物介孔材料，该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得；其中该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理。
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为60度，盐酸浓度为150g/L，液固比为3mL/g。
步骤3：1h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为40g/L，反应温度为100度，固液比为3mL/g。
步骤4：3h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
同时，本发明还提供一种上述混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理4次后，进入下一个处理环节。
具体的，步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为4:1；处理温度为25度；pH为中性。
实施例2
本发明提供一种混合金属氧化物介孔材料，该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得；其中该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理。
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为70度，盐酸浓度为170g/L，液固比为4mL/g。
步骤3：1h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为45g/L，反应温度为110度，固液比为4mL/g。
步骤4：3h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
同时，本发明还提供一种上述混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理4次后，进入下一个处理环节。
具体的，步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为4:1；处理温度为25度；pH为中性。
实施例3
本发明提供一种混合金属氧化物介孔材料，该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得；其中该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理。
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为90度，盐酸浓度为180g/L，液固比为5mL/g。
步骤3：1.5h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为50g/L，反应温度为120度，固液比为5mL/g。
步骤4：5h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
同时，本发明还提供一种上述混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理4次后，进入下一个处理环节。
具体的，步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为5:1；处理温度为30度；pH为中性。
实施例4
本发明提供一种混合金属氧化物介孔材料，该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得；其中该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理。
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为110度，盐酸浓度为200g/L，液固比为6mL/g。
步骤3：1.5h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为55g/L，反应温度为125度，固液比为6mL/g。
步骤4：5h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
同时，本发明还提供一种上述混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理4次后，进入下一个处理环节。
具体的，步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为5:1；处理温度为30度；pH为中性。
实施例5
本发明提供一种混合金属氧化物介孔材料，该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得；其中该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理。
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为120度，盐酸浓度为250g/L，液固比为7mL/g。
步骤3：2h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为60g/L，反应温度为130度，固液比为7mL/g。
步骤4：7h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
同时，本发明还提供一种上述混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，具体包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理4次后，进入下一个处理环节。
具体的，步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为6:1；处理温度为35度；pH为中性。
对比例1
在实施例2的基础上，只采用单一酸浸对混合金属氧化物介孔材料进行改性处理，其余不变。
对比例2
在实施例2的基础上，只采用单一碱浸对混合金属氧化物介孔材料进行改性处理，其余不变。
对比例3
采用未改性的混合金属氧化物对兰炭废水进行处理，处理方法同实施例2。
分别对上述实施例1～5以及对比例1～3的混合金属氧化物介孔材料的比表面积进行检测，结果如下表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2 对比例3
比表面积(m<sup>2</sup>/g) 547 550 566 553 555 401 325 279
分别对经过上述实施例1～5以及对比例1～3的混合金属氧化物介孔材料处理之后的兰炭废水中的COD、酚、石油类污染物、氨氮的含量进行检测，结果如下表2所示。
表2
Figure BDA0003283900240000061
Figure BDA0003283900240000071
由上述表1和表2的结果可知，通过采用酸碱共同对混合金属氧化物进行改性处理，可以有效的增大其比表面积，降低其吸水率，提高吸附能力，且经过改性之后得到的混合金属氧化物介孔材料对兰炭废水的处理较好，其中以实施例3的方案为最优。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作出的任何修改或者等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混合金属氧化物介孔材料，其特征在于：该混合金属氧化物介孔材料由在浆化煤炭颗粒处理过程中所得的副产物，即混合金属氧化物经酸碱改性制得。
2.根据权利要求1所述的一种混合金属氧化物介孔材料，其特征在于：该混合金属氧化物介孔材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：使用300目的筛子对混合金属氧化物进行筛分，而后对其进行烘干处理；
步骤2：将烘干后的混合金属氧化物放置在盐酸溶液中进行酸浸处理，其中反应温度为60～120度，盐酸浓度为150～250g/L，液固比为3～7mL/g；
步骤3：1～2h后取出混合金属氧化物放入氢氧化钠溶液中进行碱浸处理，其中氢氧化钠的溶度为40～60g/L，反应温度为100～130度，固液比为3～7mL/g；
步骤4：3～7h后取出混合金属氧化物，使用清水清洗至滤出液pH不再变化为止，烘干即得混合金属氧化物介孔材料。
3.一种如权利要求1或2所述的混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将兰炭废水经过过滤设备进行初步过滤；
步骤2：将经过初步过滤后的兰炭废水通入填充有混合金属氧化物介孔材料的固定床内处理，循环处理3～4次后，进入下一个处理环节。
4.根据权利要求3所述的混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，其特征在于：步骤2中兰炭废水与混合金属氧化物介孔材料的比例为(4～6):1。
5.根据权利要求4所述的混合金属氧化物介孔材料用于处理兰炭废水的方法，其特征在于：步骤2中的处理温度为25～35度。
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