本發(fā)明涉及一種煤提質(zhì)廢水處理工藝，具體涉及一種利用混合低質(zhì)炭對褐煤提質(zhì)后的廢水中的有害酸性和脂類物質(zhì)進行吸附處理的工藝。

背景技術：

煤炭一直是支撐我國發(fā)展的最為重要的化石能源，而且在未來很長一段時間內(nèi)，其地位都不會發(fā)生改變，其中又以褐煤最為重要。但是，由于褐煤煤質(zhì)較差，想要充分高效地加以利用，就需要進行提質(zhì)處理。水熱處理作為一種高效的褐煤提質(zhì)方法，近幾年，在我國發(fā)展迅速，但是該工藝會產(chǎn)生難處理的水熱廢水。隨著環(huán)保標準的不斷提高，水熱廢水的處理變得十分重要。由于各種原因，目前國內(nèi)外對水熱廢水的處理還缺乏必要的研究。

同時，在煤化工和各種新型生物質(zhì)處理的過程中，都會產(chǎn)生大量的低質(zhì)(焦)炭類物質(zhì)，許多也難以處理。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明采用了如下技術方案：

本發(fā)明提供了一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝，采用混合低質(zhì)炭對褐煤提質(zhì)后的廢水中的有害酸性和脂類物質(zhì)進行吸附處理，其特征在于：其中，混合低質(zhì)炭采用煤焦炭以及石油焦炭中的任意一種與生物炭混合制得，采用生物炭與煤焦炭混合制得混合低質(zhì)炭時，生物炭與煤焦炭混合的質(zhì)量比為1:0.2～1:5；采用生物炭與石油焦炭混合制得混合低質(zhì)炭時，生物炭與石油焦炭混合的質(zhì)量比為1:0.2～1:5。

本發(fā)明提供的一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝中，還可以具有這樣的特征：其中，采用所述生物炭與所述煤焦炭混合制得所述混合低質(zhì)炭時，所述生物炭與所述煤焦炭混合的質(zhì)量比為1:1。

本發(fā)明提供的一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝中，還可以具有這樣的特征：其中，采用所述生物炭與所述石油焦炭混合制得所述混合低質(zhì)炭時，所述生物炭與所述石油焦炭混合的質(zhì)量比為1:1。

本發(fā)明提供的一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝中，還可以具有這樣的特征：其中，生物炭由生物質(zhì)碳化制備得到，其碳化制備過程包括如下步驟，

步驟2.1，將生物質(zhì)放入間歇式碳化器中，在限氧條件下，加熱間歇式碳化器使其內(nèi)部溫度在40～60分鐘內(nèi)從20℃升至400～500℃，

步驟2.2，在500℃～550℃之間保溫20～40分鐘，再將間歇式碳化器冷卻至室溫，得到固體產(chǎn)物，

步驟2.3，采用去離子水清洗固體產(chǎn)物，再進行干燥、破碎得到生物炭。

本發(fā)明提供的一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝中，還可以具有這樣的特征：其中，吸附處理包括如下步驟，

步驟3.1，將混合低質(zhì)炭加入廢水中，

步驟3.2，采用40～120轉(zhuǎn)/分的振動器上進行混合，混合持續(xù)10～24h，

步驟3.3，采用離心分離出固體吸附劑，離心持續(xù)10～40分鐘。

發(fā)明作用與效果

根據(jù)本發(fā)明提供的一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝，由于采用了混合低質(zhì)炭，能對褐煤提質(zhì)后的廢水中的有害酸性和脂類物質(zhì)進行物理吸附和化學反應，有效地去除有害酸性和脂類物質(zhì)。

具體實施方式

以下結合實施例來說明本發(fā)明的具體實施方式。

<實施例1>

本實施例的一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝，包括如下步驟：

步驟1，將生物質(zhì)放入間歇式碳化器中，在限氧條件下，加熱間歇式碳化器使其內(nèi)部溫度在40～60分鐘內(nèi)從20℃升至400～500℃。

步驟2，在500℃～550℃之間保溫20～40分鐘，再將間歇式碳化器冷卻至室溫，得到固體產(chǎn)物。

步驟3，將固體產(chǎn)物用去離子水清洗，再進行干燥、破碎得到生物炭。

步驟4，稱取3g生物炭作為吸附劑，加入酸性物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度分別為4mmol/ml的廢水試劑中。

步驟5，在40～120轉(zhuǎn)/分的振動器上持續(xù)進行10～24h混合，得到混合液。

步驟6，在離心分離器上持續(xù)10～40分鐘離心混合液，分離出固體吸附劑，得到反應后的溶液。

步驟7，檢測反應后的溶液并記錄。

本實施例中的廢水試劑在經(jīng)過上述吸附處理試驗后，測得其中酸性物質(zhì)減少了93％。

<實施例2>

在本實施例2中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取3g煤焦炭作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了65％。

<實施例3>

在本實施例3中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取3g石油焦炭作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了58％。

<實施例4>

在本實施例4中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取生物炭和煤焦炭質(zhì)量比為1:1的混合低質(zhì)炭3g作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了90％。

<實施例5>

在本實施例5中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取生物炭和煤焦炭質(zhì)量比為1:2的混合低質(zhì)炭3g作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了85％。

<實施例6>

在本實施例6中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取生物炭和煤焦炭質(zhì)量比為2:1的混合低質(zhì)炭3g作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了91％。

<實施例7>

在本實施例7中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取生物炭和石油焦炭質(zhì)量比為1:1的混合低質(zhì)炭3g作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了87％。

<實施例8>

在本實施例8中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取生物炭和石油焦炭質(zhì)量比為1:2的混合低質(zhì)炭3g作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了83％。

<實施例9>

在本實施例9中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取生物炭和石油焦炭質(zhì)量比為2:1的混合低質(zhì)炭3g作為吸附劑，廢水試劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了87％。

<實施例10>

在本實施例10中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酸性物質(zhì)濃度為2mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了53％。

<實施例11>

在本實施例11中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酸性物質(zhì)濃度為2mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例2完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了43％。

<實施例12>

在本實施例12中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酸性物質(zhì)濃度為2mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例3完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了41％。

<實施例13>

在本實施例13中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酸性物質(zhì)濃度為2mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例4完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了47％。

<實施例14>

在本實施例14中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酸性物質(zhì)濃度為2mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例5完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了45％。

<實施例15>

在本實施例15中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酸性物質(zhì)濃度為2mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例6完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了48％。

<實施例16>

在本實施例16中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為1mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了87％。

<實施例17>

在本實施例17中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為1mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例2完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了80％。

<實施例18>

在本實施例18中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為1mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例4完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了83％。

<實施例19>

在本實施例19中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為1mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例5完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了76％。

<實施例20>

在本實施例20中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為1mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例6完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了86％。

<實施例21>

在本實施例21中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為0.5mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例1完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了72％。

<實施例22>

在本實施例22中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為0.5mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例2完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了65％。

<實施例23>

在本實施例23中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為0.5mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例4完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了69％。

<實施例24>

在本實施例24中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為0.5mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例5完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了67％。

<實施例25>

在本實施例25中，對于和實施例1中相同的結構及步驟，給予相同的符號并省略相同的說明。

本實施例中步驟4中選取選取選取酚類物質(zhì)濃度為0.5mmol/ml的廢水試劑，吸附劑與實施例6完全相同，其余實施步驟和條件與實例1相同。

實驗結果檢測反應后的溶液，其中酚類物質(zhì)減少了70％。

以上實施例重復進行了3～5次的試驗，其結果也有一定的波動，試驗過程中吸附劑量、反應時間和條件、混合質(zhì)量配比和廢水試劑濃度都會影響處理結果。具體結果見下表1。

表1 利用不同質(zhì)量比的混合低質(zhì)炭處理不同酸性和酚類物質(zhì)濃度的廢水試驗結果

實施例作用與效果

根據(jù)本實施例的一種利用低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水的工藝，由于采用了混合低質(zhì)炭處理褐煤提質(zhì)廢水中的污染性有機物(主要為酸和酚類)，其中酸性和酚類有害物質(zhì)均能有效地減少，酸性和酚類物質(zhì)的吸附率的波動和變化趨勢相類似，酸性與酚類物質(zhì)的含量越高，吸附效果越好。其原理是物理吸附和化學反應共同作用的結果，其中以物理過程為主。類似于活性炭的吸附原理，無論是生物炭還是化石類的焦炭，都是通過其微觀孔隙和內(nèi)部分布的活性炭質(zhì)進行物理處理的，同時生物炭和化石類焦炭的納米孔隙率也有助于有機酸和酚的吸收。

其中，由表1可知，單一生物炭的作用效果優(yōu)越于單一煤焦炭或者單一石油焦炭。分析表明，生物炭的BET表面積是化石類焦炭的5倍，這在很大程度上提高了它的吸附性能；另外，在許多生物炭的結構中我們又發(fā)現(xiàn)了Si結，這些Si結中包含有質(zhì)子活性硅烷醇官能團，它們在金屬和極性有機物的吸附中起到了一定的促進作用。所以吸附劑中生物炭含量越高，無論是酸性還是酚類物質(zhì)，吸附率都較其他物質(zhì)高。

實施例1和實施例16中采用單一生物炭作為吸附劑的試驗結果分別為酸性物質(zhì)減少93％和酚類物質(zhì)減少87％。實施例4中采用生物炭和煤焦炭質(zhì)量比為1:1的混合吸附劑，和實施例1同樣的廢水試劑，試驗結果為酸性物質(zhì)減少90％，接近實施例1的效果。實施例18中采用石油焦炭質(zhì)量比為1:1的混合吸附劑，和實施例16同樣的廢水試劑，試驗結果為酚類物質(zhì)減少83％，接近實施例16的效果。考慮到混合低質(zhì)炭的性價比，采用生物炭和煤焦炭質(zhì)量比為1:1或者生物炭和石油焦炭質(zhì)量比為1:1為最合理比例。

此外，各實施例中使用的生物炭來自農(nóng)林廢棄物為原料，煤質(zhì)焦炭和石油焦炭主要為工業(yè)廢料，在對褐煤提質(zhì)廢水處理的同時，對這些廢料還進行了再利用，因此本發(fā)明還能達到以廢治廢的目的。