專(zhuān)利名稱(chēng)：水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種水處理方法，例如，去除水中的有機(jī)物的方法。
背景技術(shù)：
過(guò)去石油開(kāi)采通常通過(guò)鉆井后從井中抽出油水混合物進(jìn)行。然而，這種方法對(duì)于高粘度或重油來(lái)說(shuō)效果不好。增強(qiáng)采油法采用熱法來(lái)協(xié)助重油的開(kāi)采。蒸汽輔助重力泄油是增強(qiáng)采油法的一個(gè)示例并且涉及蒸汽的注入。一般情況下，開(kāi)采一噸重油需要用幾噸蒸汽。蒸汽加熱地下的油以降低油的粘度并使油流至一個(gè)收集井。蒸汽與油混合形成油水混合物。將油水混合物抽出地面,分離完油后產(chǎn)生大量采油廢水。 無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)還是環(huán)境的角度考量，采油廢水排放和/或重復(fù)利用前都最好先經(jīng)過(guò)處理。美國(guó)專(zhuān)利第7597144號(hào)提及用陶瓷膜等處理采油廢水。美國(guó)專(zhuān)利第7718069號(hào)與用熱石灰軟化器、微濾器和反滲透系統(tǒng)等處理采油廢水相關(guān)。美國(guó)專(zhuān)利第7815804號(hào)揭示用化學(xué)軟化、多媒體過(guò)濾、離子交換軟化、過(guò)濾筒和反滲透等方法處理采油廢水。用總有機(jī)碳含量表征的或者使水呈深褐油色的有機(jī)物存在于采油廢水中，并且需要去除/減少。因此，需要一種新的水處理方法來(lái)去除/減少水中的有機(jī)物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種新的水處理方法，其包括將含有第一濃度有機(jī)物的水與介孔氧化鋁顆粒接觸以獲得含有比第一濃度低的第二濃度有機(jī)物的處理水，以及分離處理水和介孔氧化鋁顆粒，其中介孔氧化鋁顆粒的BET比表面積為約200m2/g到約600m2/g，孔容積為約O. lcm3/g 到約 I. OcmVgo


通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中圖I所示為來(lái)自一個(gè)蒸汽輔助重力泄油廠(chǎng)的未經(jīng)處理的采油廢水蒸發(fā)后固體殘留物的13C核磁共振頻譜。圖2所示為圖I中13C核磁共振頻譜的部分與例3中不同量的活性炭處理后的采油廢水蒸發(fā)后固體殘留物的13C核磁共振頻譜的對(duì)比。圖3所示為圖I中13C核磁共振頻譜的部分與例3中不同量的含鑰介孔氧化鋁處理后的采油廢水蒸發(fā)后固體殘留物的13C核磁共振頻譜的對(duì)比。圖4所示為圖I中13C核磁共振頻譜的部分與圖2中AC-I線(xiàn)和圖3中MAL-2線(xiàn)的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中的近似用語(yǔ)用來(lái)修飾質(zhì)量，表示本發(fā)明并不限定于該具體質(zhì)量，還包括與該質(zhì)量接近的不會(huì)導(dǎo)致相關(guān)基本功能的改變的可接受的修正部分。相應(yīng)的，用“大約”或“約”等修飾一個(gè)數(shù)值，意為本發(fā)明不限于該精確數(shù)值。在某些例子中，近似用語(yǔ)可能對(duì)應(yīng)于測(cè)量數(shù)值的儀器的精度。本發(fā)明中所提及的數(shù)值范圍包括從低到高一個(gè)單元一個(gè)單元增加的所有數(shù)值,此處假設(shè)任何較低值與較高值之間間隔至少兩個(gè)單元。舉例來(lái)說(shuō)，如果說(shuō)了一個(gè)組分的質(zhì)量或一個(gè)工藝參數(shù)的值，比如，溫度，壓力，時(shí)間等等，是從I到90，20到80，或者30到70，是想表達(dá)15到85，22到68，43到51，30到32等數(shù)值都已經(jīng)明白的列舉在此說(shuō)明書(shū)中。對(duì)于小于I的數(shù)值，O. 0001,0. 001，O. 01或者O. I被認(rèn)為是比較適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)單元。前述只是想要表達(dá)的特別示例，所有在列舉的最低到最高值之間的數(shù)值組合均被視為以類(lèi)似方式清楚地列在本說(shuō)明書(shū)中。
本發(fā)明涉及一種水處理方法，其包括將含有第一濃度有機(jī)物的水與介孔氧化鋁顆粒接觸以獲得含有比第一濃度低的第二濃度有機(jī)物的處理水，以及分離處理水和介孔氧化鋁顆粒，其中介孔氧化鋁顆粒的BET比表面積為約200m2/g到約600m2/g，孔容積為約O. lcm3/g 到約 I. OcmVgo本發(fā)明涉及的水處理方法可用于去除水中的有機(jī)物(或者也可稱(chēng)作含碳物質(zhì))。被處理的水可以為來(lái)自如蒸汽輔助重力泄油或者其他增強(qiáng)采油過(guò)程的采油廢水，或者任何含有需要去除的有機(jī)物或者含碳物質(zhì)的廢水或天然水?？傆袡C(jī)碳含量是指有機(jī)物含碳量，為本發(fā)明中用于表示水質(zhì)的一個(gè)非特定參數(shù)，表征水中有機(jī)物或含碳物質(zhì)的濃度。被處理的水的總有機(jī)碳含量可以為至少約400ppm，或至少約200ppm,或至少約150ppm。處理后,水中的總有機(jī)碳含量可以減少至低于約IOppm,或低于原數(shù)值的約一半，或者低于原數(shù)值的約百分之80。本發(fā)明中涉及的介孔氧化鋁的BET比表面積為約200m2/g到600m2/g，孔容積為約O. IcmVg到約I. OcmVgo BET比表面積指的是用BET比表面積法確定的表面積。在一些特定的實(shí)施例中，介孔氧化鋁的BET比表面積為約300m2/g到550m2/g，且/或孔容積為約O. 25cm3/g到約O. 75cm3/g。在一些實(shí)施例中，孔容積為約O. 4cm3/g到約O. 9cm3/g。介孔氧化鋁有平均孔徑為約2nm到約lOOnm，或者約2nm到約50nm的孔。介孔氧化鋁的顆粒尺寸可為小于約100微米。一些實(shí)施例中，顆粒尺寸為約I微米到10微米?？讖娇蔀榧s2nm到約IOOnm,約2nm到20nm,或約2nm到約10nm。顆粒尺寸為較窄的單峰分布，多分散性指數(shù)小于I. 5,小于I. 3或小于I. I。直徑大小的分布可以為雙峰或多峰。本發(fā)明涉及的介孔氧化鋁顆?？赏ㄟ^(guò)將鋁醇鹽在模板劑存在的情況下反應(yīng)而獲得。國(guó)際專(zhuān)利第WO 2009/134558號(hào)和第WO 2009/038855號(hào)描述了介孔氧化鋁的制備方法?？捎玫哪０鍎┌ǖ幌抻诜请x子性表面活性劑、環(huán)式糊精和冠醚。具體而言，模板劑可為聚乙二醇表面活性劑，如聚乙二醇苯基醚，更具體而言為可通過(guò)商業(yè)渠道購(gòu)得的TRITONX-114 ，聚乙二醇單辛基苯基醚。如乙酰乙酸乙酯之類(lèi)的改性劑也可用于反應(yīng)中。鋁醇鹽的一個(gè)示例為仲丁醇鋁。介孔氧化鋁可含有占其總重量高達(dá)約10%的鑰。鑰含量可為約百分之O. 05重量百分比至約百分之10重量百分比，約百分之O. I重量百分比至約百分之5重量百分比，或約百分之O. I至百分之2重量百分比。一些實(shí)施例中，鑰含量為小于約百分之O. I重量百分比。含鑰介孔氧化鋁可在鋁醇鹽反應(yīng)時(shí)將含鑰化合物加入反應(yīng)混合物中制備。例如雙(乙酰內(nèi)酮)二氧化鑰或鑰酸銨等為可以使用的含鑰化合物。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明所涉及的方法還包括將水與含碳基吸附劑的顆粒接觸。這些碳基吸附劑顆?？梢詾榛钚蕴款w粒、炭黑顆粒、石墨顆粒、富勒烯顆粒、碳納米管顆粒等。當(dāng)介孔氧化鋁顆粒和活性炭顆粒都被使用時(shí)，介孔氧化鋁顆粒和活性炭顆粒添加的先后順序可不同也可以混合物形式一起加入。本發(fā)明中涉及的活性炭的BET比表面積為約200m2/g到1000m2/g，孔容積為約O. IcmVg到約I. 0cm3/g。BET比表面積指的是用BET比表面積法確定的表面積。在一些特定的實(shí)施例中，活性炭的BET比表面積為約300m2/g到950m2/g，且/或孔容積為約O. 25cm3/ g到約O. 75cm3/g。在一些實(shí)施例中，孔容積為約O. 4cm3/g到約O. 6cm3/g。活性炭有平均孔徑為約2nm到約IOOnm,或者約2nm到約50nm的孔。活性炭的顆粒尺寸可為小于約100微米。一些實(shí)施例中，顆粒尺寸為約I微米到10微米。孔徑可為約2nm到約IOOnm,約2nm到20nm,或約2nm到約10nm。顆粒尺寸為較窄的單峰分布，多分散性指數(shù)為小于I. 5，小于I. 3或小于I. I。直徑大小的分布可以為雙峰或多峰。本發(fā)明涉及的水處理方法可在pH值為約5到約9的范圍進(jìn)行。水的溫度可為從約5°C至低于約100°C的范圍。一些實(shí)施例中，水溫為約25°C或約80°C。一些實(shí)施例中，水是通過(guò)流過(guò)裝有顆粒的柱子與顆粒接觸。水中有飽和(或非極性)和不飽和(或極性)有機(jī)物或含碳物質(zhì)。飽和(或非極性)有機(jī)物包括線(xiàn)性和支鏈烴。不飽和(或極性)有機(jī)物包括烯烴和含芳香族材料。實(shí)驗(yàn)中意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加少量的介孔氧化鋁顆粒時(shí)，水中的芳香和極性有機(jī)物(其中一些使水具有顏色)被優(yōu)先去除。而當(dāng)加入少量的活性炭顆粒時(shí)，水中的非極性有機(jī)物被優(yōu)先去除。因此，通過(guò)去除水中的有機(jī)物而獲得無(wú)色的水所需要的介孔氧化鋁顆粒的量比所需要的活性炭顆粒的量小。同時(shí)，介孔氧化鋁顆粒在降低總有機(jī)碳含量方面也比活性炭顆粒的效率更高，從而，當(dāng)為了去除水中有機(jī)物以獲得一定數(shù)值的總有機(jī)碳含量的水時(shí)，采用介孔氧化鋁顆粒與活性炭顆粒的混合物可以減少所需物料的總質(zhì)量。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及的水處理方法還包括在與顆粒接觸之前或之后用其他水處理方法對(duì)水進(jìn)行處理。示例以下實(shí)驗(yàn)示例可以為本領(lǐng)域中具有一般技能的人實(shí)施該發(fā)明提供參考。但是，這些例子并不用于限制權(quán)利要求的范圍。例IA向一個(gè)配有機(jī)械攪拌器和水冷式冷凝器的12升3頸燒瓶加入乙酰乙酸乙酯(26. 43克，O. 203摩爾)，曲拉通X-114 (136. 76克)和異丙醇(600毫升)。仲丁醇鋁(501. 39克，2. 04摩爾)和2升異丙醇加入攪拌中的燒瓶。30分鐘后，以8毫升/分的速度加入水(74毫升，4. Ilmol)和異丙醇(I升)的溶液。然后加熱回流24小時(shí)。漿料過(guò)濾后，固體在索氏提取器用乙醇提取，然后在100°C真空爐中干燥24小時(shí)。固體再在氮?dú)庵?50V熱解后在空氣中550°C煅燒以獲得介孔氧化鋁固體。
權(quán)利要求
1.一種水處理方法，其包括將含有第一濃度有機(jī)物的水與介孔氧化鋁顆粒接觸以獲得含有比第一濃度低的第二濃度有機(jī)物的處理水，以及分離處理水和介孔氧化鋁顆粒，其中介孔氧化鋁顆粒的BET比表面積為約200m2/g到約600m2/g，孔容積為約O. IcmVg到約I. OcmVg0
2.如權(quán)利要求I所述的水處理方法，其中有機(jī)物的第一和第二濃度用總有機(jī)碳含量表示，且處理水的顏色比接觸介孔氧化鋁顆粒前的水的顏色淺。
3.如權(quán)利要求I所述的水處理方法，進(jìn)一步包括將水與BET比表面積為約200m2/g到約1000m2/g,孔容積為約O. IcmVg到約I. Ocm3/g的碳基吸附劑顆粒接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的水處理方法，其中碳基吸附劑為活性炭并且水在接觸活性炭前接觸介孔氧化鋁顆粒。
5.如權(quán)利要求3所述的水處理方法，其中碳基吸附劑為活性炭并且水與活性炭和介孔氧化鋁顆粒的混合物接觸。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水處理方法，其中介孔氧化鋁顆粒的BET比表面積為約300m2/g到約550m2/g，孔容積為約O. 4cm3/g到約O. 9cm3/g。
7.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水處理方法，其中介孔氧化鋁顆粒通過(guò)將鋁醇鹽在聚乙二醇苯基醚模板劑存在的情況下反應(yīng)而獲得。
8.如權(quán)利要求7所述的水處理方法，其中聚乙二醇苯基醚模板劑為聚乙二醇單辛基苯基醚。
9.如權(quán)利要求8所述的水處理方法，進(jìn)一步包括將鋁醇鹽在乙酰乙酸乙酯和聚乙二醇單辛基苯基醚模板劑存在的情況下反應(yīng)。
10.如權(quán)利要求9所述的水處理方法，其中鋁醇鹽為仲丁醇鋁。
11.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水處理方法，其中介孔氧化鋁顆粒含有鑰。
12.如權(quán)利要求11所述的水處理方法，其中鑰占介孔氧化鋁顆?？傊亓康募s百分之O.05到約百分之10。
13.如權(quán)利要求11所述的水處理方法，其中鑰占介孔氧化鋁顆?？傊亓康募s百分之O.I到約百分之5。
14.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水處理方法，其中水穿過(guò)裝有顆粒的柱子。
15.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水處理方法，其中水在約5°C到低于約100°C的溫度與顆粒接觸。
16.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水處理方法，其中水在約80°C或25°C與顆粒接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水處理方法，其包括將含有第一濃度有機(jī)物的水與介孔氧化鋁顆粒接觸以獲得含有比第一濃度低的第二濃度有機(jī)物的處理水，以及分離處理水和介孔氧化鋁顆粒，其中介孔氧化鋁顆粒的BET比表面積為約200m2/g到約600m2/g，孔容積為約0.1cm3/g到約1.0cm3/g。
文檔編號(hào)C02F9/02GK102807261SQ20111014865
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者拉里.N.劉易斯, 孫怡文, 威廉.D.理查茲, 托馬斯.A.厄爾利, 克里斯多佛.M.伊斯門(mén), 丹妮爾.L.佩特科, 羅伯特.E.科爾伯恩 申請(qǐng)人:通用電氣公司