含油污泥基吸附碳材料的制备及其除油性能研究
发布时间：2021-01-14 16:49
含油污泥是石油工业生产过程中产生的一种成分复杂、较难处理的危险废弃物,具有稳定性强、含油率及含水率变化较大等特征,早已被诸多国家或地区列入其各自的危险废弃物名单,对其进行无害化处理、资源化应用已经成为石油工业环境保护重点关注的内容之一。本文以油田含油污泥为原料、锯末为增碳剂,制备了含油污泥基吸附碳材料。以原油吸附能力为指标对比了ZnCl2、K2CO3、NaOH、H2SO4和K2CO3五种活化剂对吸附碳材料除油效果的促进作用。结果表明,ZnCl2在五种活化剂中效果最好;物理吸附、表面官能团含量测定及傅里叶变换红外分析结果表明,所制备的碳材料的吸附性能与其中孔容积密切相关,与表面官能团含量没有明显的关系。孔表面有-OH、-C=O和苯环上的-C=C-等基团,有利于含油污水中石油类物质的吸附去除。而后以单因素法分别确定了ZnCl2和NaOH为活化剂时吸附碳材料的最佳制备条件。其中:以ZnCl2为活化剂制备吸附碳材料的最优条件为:炭化温度510℃,炭化时间2.5 h,升温速率15℃/min,固液比例为1:2.5,ZnCl2浓度为5 mol/L,含油污泥与锯末质量比为1:1;以NaOH为活化剂制备...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国含油污泥及未治理油泥产量的变化趋势
第一章绪论3烧、热解后的含油污泥残渣制备建筑材料[13]。目前国内外关于含油污泥制备建筑材料的方向主要有[14]：（1）将脱水后的油泥或含油污泥焚烧、热解残渣等通过固化、烧结等方式制成各类砖；（2）将含油污泥焚烧灰渣或者经脱水、油回收后的污泥当作水泥的原料，生产硅酸盐水泥。胜利油田关于含油污泥制备建材的工艺如图1-2所示。以含油污泥制备建材或生产硅酸盐水泥的煅烧过程中会产生一定量的二噁英等气体，所制备的建材会存在重金属浸出速率不达标的问题，这是限制含油污泥在建筑材料应用的技术瓶颈[15-16]。图1-2含油污泥制备建材工艺流程图（2）含油污泥转变为橡胶或塑料制品生产的填料剂由于部分处理后的含油污泥颗粒细、碳酸钙含量较高，因此其处理后残渣可作为橡胶生产的填料。将含油污泥转化成高值化的填充剂，使得碳酸钙含量较高的含油污泥产生一定的经济效益。南京大学研究团队将污泥热解残渣作为填充剂和着色剂，应用于聚乙烯系列产品及橡胶系列产品。污泥热解残渣橡胶密封圈的制备中取得了较好的效果。在不改变原有橡胶圈制备工艺的前提下，加入5％～8％的污泥热解残渣，密封圈的拉伸强度等性能明显提高[17]。（3）含油污泥制备絮凝剂在含油污泥的诸多来源中，由于含油污水处理经常使用无机絮凝剂聚合氯化铝（PAC）及聚合硫酸铁（PFS）等，絮凝剂的水解产物最终与水中原油、颗粒悬浮物等污染物质沉降下来形成含油污泥，此类含油污泥中含有大量的铝（主要是Al(OH)3和少量Al2O3）或铁（主要是Fe(OH)3和少量Fe2O3），将其制成絮凝剂并再利用既能节省资源，又能实现含油污泥的原位利用[18]。夏新等[19]在含油污泥中加入一定浓度的HCl，使泥中的Al转化为AlCl3，而后以酸化后的泥制备水处理剂（PAC），并用其处理模拟染料废水。结?
西安石油大学硕士学位论文8图1-3以ZnCl2等为活化剂制备吸附碳材料的工艺流程图目前常用活化剂制备吸附碳材料的制备条件及比表面积状况见表1-2。表1-2常用活化剂制备吸附碳材料的情况比较活化剂污泥与活化剂比例活化温度（oC）活化时间（min）比表面积（m2/g）数据来源ZnCl21g：2.5ml60045606.44[65]ZnCl21g：2.5ml55050397.90[66]ZnCl21g：2.5ml55060227.00[67]ZnCl21：2.5（质量比）8001201249.00[68]ZnCl21：2.5（质量比）650120796.00[69]KOH1g石油焦:1gKOH850803292.00[70]KOH1:2（质量比）80090287.00[71]KOH1:1（质量比）50060135.00[72]KOH1:1（质量比）75030950.00[73]H2SO41:1（质量比）65030216.00[74]H2SO41:1（质量比）62530390.00[75]H3PO41g:2.4（质量比）45060423.60[76]K2CO35:1.5（质量比）7501665.48[77]K2CO31g：3ml75090265.89[78]1.3.2.3耦合活化法耦合活化法就是指将化学活化法与物理活化法联合使用，将原料先经过化学活化剂处理，而后在物理活化剂的氛围下活化，在二者的共同作用下形成孔隙度发达的碳材料。国外研究人员将H3PO4与CO2联合使用制备出比表面积接近3700m2/g的高比表面积活性炭[79]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含油污泥热解技术研究进展[J]. 黄静,刘建坤,蒋廷学,吴春方,许卓奇,马小东,文佳鑫,王淑荣. 化工进展. 2019(S1)
[2]有机污染场地微生物修复研究进展[J]. 李亚娇,张静玉,李家科. 环境监测管理与技术. 2019(02)
[3]活性污泥混合木屑制备生物质燃料及其燃烧特性的研究[J]. 林浚铭,吴小龙,吴璐超,黎炜,官宝红. 可再生能源. 2019(02)
[4]含油污泥资源化处理新技术研究现状与展望[J]. 陈思,刘天恩,杨红丽,武世新. 应用化工. 2018(11)
[5]含油污泥热解残渣特性及其资源化利用研究概述[J]. 李金灵,屈撑囤,朱世东,范夏韵,朱治辉. 材料导报. 2018(17)
[6]含油污泥基型煤成型条件及燃烧速率研究[J]. 王凤超,屈撑囤,王瑛,鱼涛,薛晨. 应用化工. 2018(07)
[7]含油污泥处置技术的新发展及其应用现状[J]. 王玉华,陈传帅,孟娟,韩芸英,李爱民,王栋. 安全与环境工程. 2018(03)
[8]我国含油污泥资源化处理技术发展研究[J]. 谢祎敏,徐荣乐,赵侣璇,刘凯,覃楠钧. 轻工科技. 2018(02)
[9]城市污泥无害化建材技术发展研究[J]. 王晶,刘耕良,全宝强. 低温建筑技术. 2017(12)
[10]农田土壤中生物质炭的老化及其对有机污染物吸附-解吸影响的研究进展[J]. 卿敬,张建强,关卓,唐翔宇. 土壤. 2017(05)
博士论文
[1]基于ZnCl2活化法的污泥基活性炭制备及其延缓MBR膜污染研究[D]. 李鑫.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]磁性花生壳基活性炭的制备及其吸附性能研究[D]. 陶利春.西南交通大学 2016
[2]生物炭固定化菌群研制及其修复芘-Cr（Ⅵ）复合污染土壤研究[D]. 顾玲峰.上海大学 2016
[3]表面改性活性炭对铬污染土壤的稳定化研究[D]. 杨宝滋.武汉科技大学 2015
[4]Fenton强化污泥基活性炭的制备及其应用[D]. 王亚琛.上海交通大学 2014
[5]污泥活性炭的制备及其应用研究[D]. 赵晶晶.华南理工大学 2013
[6]污泥基生物炭制备及其保肥效能的应用研究[D]. 白旭佳.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：2977198
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国含油污泥及未治理油泥产量的变化趋势
第一章绪论3烧、热解后的含油污泥残渣制备建筑材料[13]。目前国内外关于含油污泥制备建筑材料的方向主要有[14]：（1）将脱水后的油泥或含油污泥焚烧、热解残渣等通过固化、烧结等方式制成各类砖；（2）将含油污泥焚烧灰渣或者经脱水、油回收后的污泥当作水泥的原料，生产硅酸盐水泥。胜利油田关于含油污泥制备建材的工艺如图1-2所示。以含油污泥制备建材或生产硅酸盐水泥的煅烧过程中会产生一定量的二噁英等气体，所制备的建材会存在重金属浸出速率不达标的问题，这是限制含油污泥在建筑材料应用的技术瓶颈[15-16]。图1-2含油污泥制备建材工艺流程图（2）含油污泥转变为橡胶或塑料制品生产的填料剂由于部分处理后的含油污泥颗粒细、碳酸钙含量较高，因此其处理后残渣可作为橡胶生产的填料。将含油污泥转化成高值化的填充剂，使得碳酸钙含量较高的含油污泥产生一定的经济效益。南京大学研究团队将污泥热解残渣作为填充剂和着色剂，应用于聚乙烯系列产品及橡胶系列产品。污泥热解残渣橡胶密封圈的制备中取得了较好的效果。在不改变原有橡胶圈制备工艺的前提下，加入5％～8％的污泥热解残渣，密封圈的拉伸强度等性能明显提高[17]。（3）含油污泥制备絮凝剂在含油污泥的诸多来源中，由于含油污水处理经常使用无机絮凝剂聚合氯化铝（PAC）及聚合硫酸铁（PFS）等，絮凝剂的水解产物最终与水中原油、颗粒悬浮物等污染物质沉降下来形成含油污泥，此类含油污泥中含有大量的铝（主要是Al(OH)3和少量Al2O3）或铁（主要是Fe(OH)3和少量Fe2O3），将其制成絮凝剂并再利用既能节省资源，又能实现含油污泥的原位利用[18]。夏新等[19]在含油污泥中加入一定浓度的HCl，使泥中的Al转化为AlCl3，而后以酸化后的泥制备水处理剂（PAC），并用其处理模拟染料废水。结?
西安石油大学硕士学位论文8图1-3以ZnCl2等为活化剂制备吸附碳材料的工艺流程图目前常用活化剂制备吸附碳材料的制备条件及比表面积状况见表1-2。表1-2常用活化剂制备吸附碳材料的情况比较活化剂污泥与活化剂比例活化温度（oC）活化时间（min）比表面积（m2/g）数据来源ZnCl21g：2.5ml60045606.44[65]ZnCl21g：2.5ml55050397.90[66]ZnCl21g：2.5ml55060227.00[67]ZnCl21：2.5（质量比）8001201249.00[68]ZnCl21：2.5（质量比）650120796.00[69]KOH1g石油焦:1gKOH850803292.00[70]KOH1:2（质量比）80090287.00[71]KOH1:1（质量比）50060135.00[72]KOH1:1（质量比）75030950.00[73]H2SO41:1（质量比）65030216.00[74]H2SO41:1（质量比）62530390.00[75]H3PO41g:2.4（质量比）45060423.60[76]K2CO35:1.5（质量比）7501665.48[77]K2CO31g：3ml75090265.89[78]1.3.2.3耦合活化法耦合活化法就是指将化学活化法与物理活化法联合使用，将原料先经过化学活化剂处理，而后在物理活化剂的氛围下活化，在二者的共同作用下形成孔隙度发达的碳材料。国外研究人员将H3PO4与CO2联合使用制备出比表面积接近3700m2/g的高比表面积活性炭[79]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含油污泥热解技术研究进展[J]. 黄静,刘建坤,蒋廷学,吴春方,许卓奇,马小东,文佳鑫,王淑荣. 化工进展. 2019(S1)
[2]有机污染场地微生物修复研究进展[J]. 李亚娇,张静玉,李家科. 环境监测管理与技术. 2019(02)
[3]活性污泥混合木屑制备生物质燃料及其燃烧特性的研究[J]. 林浚铭,吴小龙,吴璐超,黎炜,官宝红. 可再生能源. 2019(02)
[4]含油污泥资源化处理新技术研究现状与展望[J]. 陈思,刘天恩,杨红丽,武世新. 应用化工. 2018(11)
[5]含油污泥热解残渣特性及其资源化利用研究概述[J]. 李金灵,屈撑囤,朱世东,范夏韵,朱治辉. 材料导报. 2018(17)
[6]含油污泥基型煤成型条件及燃烧速率研究[J]. 王凤超,屈撑囤,王瑛,鱼涛,薛晨. 应用化工. 2018(07)
[7]含油污泥处置技术的新发展及其应用现状[J]. 王玉华,陈传帅,孟娟,韩芸英,李爱民,王栋. 安全与环境工程. 2018(03)
[8]我国含油污泥资源化处理技术发展研究[J]. 谢祎敏,徐荣乐,赵侣璇,刘凯,覃楠钧. 轻工科技. 2018(02)
[9]城市污泥无害化建材技术发展研究[J]. 王晶,刘耕良,全宝强. 低温建筑技术. 2017(12)
[10]农田土壤中生物质炭的老化及其对有机污染物吸附-解吸影响的研究进展[J]. 卿敬,张建强,关卓,唐翔宇. 土壤. 2017(05)
博士论文
[1]基于ZnCl2活化法的污泥基活性炭制备及其延缓MBR膜污染研究[D]. 李鑫.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]磁性花生壳基活性炭的制备及其吸附性能研究[D]. 陶利春.西南交通大学 2016
[2]生物炭固定化菌群研制及其修复芘-Cr（Ⅵ）复合污染土壤研究[D]. 顾玲峰.上海大学 2016
[3]表面改性活性炭对铬污染土壤的稳定化研究[D]. 杨宝滋.武汉科技大学 2015
[4]Fenton强化污泥基活性炭的制备及其应用[D]. 王亚琛.上海交通大学 2014
[5]污泥活性炭的制备及其应用研究[D]. 赵晶晶.华南理工大学 2013
[6]污泥基生物炭制备及其保肥效能的应用研究[D]. 白旭佳.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：2977198
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