申请日2015.11.20
公开(公告)日2016.02.03
IPC分类号C02F1/28; C02F1/58; B01J20/20; B01J20/30; C01B31/12; C02F101/34
摘要
本发明提供了一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，包括以下步骤：一、将作物秸秆置于管式炉中进行炭化和活化处理，得到秸秆碳;二、将秸秆碳加入双氧水溶液中进行改性处理，然后依次经过过滤、洗涤和干燥，得到改性秸秆碳;三、将改性秸秆碳与含酚废水混合均匀后进行吸附处理，直至使含酚废水中酚的脱除率为90%以上。本发明采用作物秸秆为原料通过碳化和活化处理获得秸秆碳，将其改性后替代活性炭作为吸附剂用于吸附废水中的酚，吸附效果好，大大节约了污水处理的成本，显著提高了作物秸秆的综合利用率。
权利要求书
1.一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将作物秸秆置于管式炉中，先升温至600℃～700℃后恒温 30min～60min进行碳化处理，然后升温至1000℃～1400℃后恒温 40min～80min进行活化处理，自然冷却后得到秸秆碳;
步骤二、将步骤一中所述秸秆碳加入双氧水溶液中，混合均匀后静置 20h～30h进行改性处理，然后依次经过过滤、洗涤和干燥，得到改性秸秆碳;所述秸秆碳的加入量为每升双氧水溶液中加入500g～1500g秸秆碳，所述双氧水溶液的质量浓度为27.5%～30%;
步骤三、将步骤二中所述改性秸秆碳与含酚废水按质量比1∶(8～12) 混合均匀，然后在温度为20℃～40℃的条件下静置进行吸附处理，直至使含酚废水中酚的脱除率为90%以上。
2.根据权利要求1所述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤一中所述碳化处理和活化处理的升温速率均为5℃ /min～10℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤二中所述干燥的温度为100℃～120℃，所述干燥的时间为4h～8h。
4.根据权利要求1所述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤三中所述含酚废水中酚的浓度为10mg/L～50mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤三中所述含酚废水的pH值为8.5～9.5。
6.根据权利要求1所述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤三中所述静置的时间为4.5h～5.5h。
说明书
一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法。
背景技术
苯酚等酚类物质广泛存在于合成纤维、合成橡胶、塑料、医药、农药、香料、化肥、染料以及涂料等企业的生产废水中，且毒性较强。其水溶液很容易通过皮肤引起全身中毒;其蒸气由呼吸道吸入，对神经系统损害更大。长期吸入低浓度酚蒸汽或接触酚污染了的水可引起慢性积累中毒;吸入高浓度酚蒸气或大量高浓度酚液溅到皮肤上可引起急性中毒.
含酚废水主要来源于焦化、煤气、炼油和以苯酚或酚醛为原料的化工、制药等生产过程，其来源广、数量多、危害大，是各国水污染控制中列为重点解决的有毒有害废水之一。在实际处理中，通常对高浓度的含酚废水，首先考虑将酚加以回收利用;对含酚浓度较低、无回收价值的废水或经回收处理后仍留有残余酚的废水，必须进行进一步处理。目前对含酚废水处理技术的研究主要有溶剂萃取法生化处理技术、膜分离技术、高级氧化技术电解法、固体吸附法等。相比较而言，固体吸附法是一种高效实用的方法。
我国是一个农业大国，年产秸秆量约7～8亿吨，秸秆拥有量居世界首位。其综合利用一直以来备受重视。党的十六大以来，政府部门虽然加大了秸秆的综合利用力度，但秸秆利用率仅为50%左右，剩余秸秆大部分被焚烧或腐烂变质，造成了对环境的污染和资源的浪费。因此，开发秸秆的综合利用技术一直是人们研究的热点问题。
本发明研究发现，对作物秸秆进行碳化和活化处理后，所获得的秸秆碳的表面非常不规则，并有孔道结构，这些都与活性炭类似，说明秸秆碳具有一定的吸附性。如果能用秸秆碳替代活性炭做吸附剂，将大大节约污水处理的成本，提高秸秆的综合利用率。
然而截至目前，尚未发现利用作物秸秆处理含酚废水的相关技术见诸报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法。该方法采用作物秸秆为原料，通过碳化和活化处理获得秸秆碳，然后将其替代活性炭作为吸附剂用于吸附废水中的酚，吸附效果好，大大节约了污水处理的成本，显著提高了作物秸秆的综合利用率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将作物秸秆置于碳化和活化炉中，先升温至600℃～700℃后恒温30min～60min进行碳化处理，然后升温至1000℃～1400℃后恒温 40min～80min进行活化处理，自然冷却后得到秸秆碳;
步骤二、将步骤一中所述秸秆碳加入双氧水溶液中，混合均匀后静置 20h～30h进行改性处理，然后依次经过过滤、洗涤和干燥，得到改性秸秆碳;所述秸秆碳的加入量为每升双氧水溶液中加入500g～1500g秸秆碳，所述双氧水溶液的质量浓度为27.5%～50%;
步骤三、将步骤二中所述改性秸秆碳与含酚废水按质量比1∶(8～12) 混合均匀，然后在温度为20℃～40℃的条件下静置进行吸附处理，直至使含酚废水中酚的脱除率为90%以上。
上述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤一中所述碳化处理和活化处理的升温速率均为5℃/min～10℃/min。
上述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤二中所述干燥的温度为100℃～120℃，所述干燥的时间为4h～8h。
上述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤三中所述含酚废水中酚的浓度为10mg/L～50mg/L。
上述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤三中所述静置的时间为4.5h～5.5h。
上述的一种利用作物秸秆处理含酚废水的方法，其特征在于，步骤三中所述含酚废水的pH值为8.5～9.5。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明公开了一种利用作物秸秆吸附废水中酚的方法。该方法所用秸秆碳是由作物秸秆在高温下碳化和活化所得，本发明采用酸(硫酸、盐酸、磷酸、硝酸等)、碱(氢氧化钠、氢氧化钾等)、双氧水为改性剂对秸秆碳做了不同的改性处理，用以研究其吸附性能和综合利用率，最终研究发现，采用双氧水改性的秸秆碳吸附性能最好。尤其是采用双氧水改性的秸秆碳与pH值为9的含酚废水按质量比1∶10混合后，在温度为35 ℃的条件下吸附5h，能够将废水中的酚含量由30mg/L降至0.4mg/L以下，酚的脱除率高达93%以上，处理后的含酚废水符合GB8978-1996排放标准。
2、本发明采用作物秸秆为原料通过碳化和活化处理获得秸秆碳，秸秆碳的表面非常不规则，并有孔道结构，将其改性并替代活性炭作为吸附剂用于吸附废水中的酚，吸附效果好，酚的脱除率为90%以上，大大节约了污水处理的成本，显著提高了作物秸秆的综合利用率。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例所采用的作物秸秆为玉米秸秆，本实施例利用作物秸秆处理含酚废水的方法包括以下步骤：
步骤一、将作物秸秆置于碳化和活化炉中，先以8℃/min的升温速率升温至650℃后恒温40min进行碳化处理，然后以8℃/min的升温速率升温至1200℃后恒温60min进行活化处理，自然冷却后得到秸秆碳;
步骤二、将步骤一中所述秸秆碳加入双氧水溶液中，混合均匀后静置 25h进行改性处理，然后依次经过过滤、洗涤和干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为6h，得到改性秸秆碳;所述秸秆碳的加入量为每升双氧水溶液中加入1000g秸秆碳，所述双氧水溶液的质量浓度为30%;
步骤三、将步骤二中所述改性秸秆碳与pH值为9，苯酚的浓度为 30mg/L的含酚废水按质量比1∶10混合均匀，然后在温度为30℃的条件下静置进行吸附处理，静置5h后，离心取上清液进行吸光度检测，测定吸光度为0.183，最终计算得出含酚废水中酚的脱除率为93.75%，处理后的含酚废水符合GB8978-1996排放标准。
实施例2
本实施例所采用的作物秸秆为稻米秸秆，本实施例利用作物秸秆处理含酚废水的方法包括以下步骤：
步骤一、将作物秸秆置于碳化和活化炉中，先以9℃/min的升温速率升温至660℃后恒温45min进行碳化处理，然后以9℃/min的升温速率升温至1250℃后恒温50min进行活化处理，自然冷却后得到秸秆碳;
步骤二、将步骤一中所述秸秆碳加入双氧水溶液中，混合均匀后静置 30h进行改性处理，然后依次经过过滤、洗涤和干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为7h，得到改性秸秆碳;所述秸秆碳的加入量为每升双氧水溶液中加入1200g秸秆碳，所述双氧水溶液的质量浓度为30%;
步骤三、将步骤二中所述改性秸秆碳与pH值为9.5，苯酚的浓度为 15mg/L的含酚废水按质量比1∶10混合均匀，然后在温度为35℃的条件下静置进行吸附处理，静置5.5h后，离心取上清液进行吸光度检测，测定吸光度为0.199，最终计算得出含酚废水中酚的脱除率为92.13%，处理后的含酚废水符合GB8978-1996排放标准。
实施例3
本实施例所采用的作物秸秆为小麦秸秆，本实施例利用作物秸秆处理含酚废水的方法包括以下步骤：
步骤一、将作物秸秆置于碳化和活化炉中，先以5℃/min的升温速率升温至600℃后恒温60min进行碳化处理，然后以5℃/min的升温速率升温至1000℃后恒温80min进行活化处理，自然冷却后得到秸秆碳;
步骤二、将步骤一中所述秸秆碳加入双氧水溶液中，混合均匀后静置 30h进行改性处理，然后依次经过过滤、洗涤和干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h，得到改性秸秆碳;所述秸秆碳的加入量为每升双氧水溶液中加入500g秸秆碳，所述双氧水溶液的质量浓度为28%;
步骤三、将步骤二中所述改性秸秆碳与pH值为8.5，苯酚的浓度为 10mg/L的含酚废水按质量比1∶8混合均匀，然后在温度为20℃的条件下静置进行吸附处理，静置5.5h后，离心取上清液进行吸光度检测，测定吸光度为0.290，最终计算得出含酚废水中酚的脱除率为91.35%，处理后的含酚废水符合GB8978-1996排放标准。
实施例4
本实施例所采用的作物秸秆为玉米秸秆，本实施例利用作物秸秆处理含酚废水的方法包括以下步骤：
步骤一、将作物秸秆置于碳化和活化炉中，先以10℃/min的升温速率升温至700℃后恒温30min进行碳化处理，然后以10℃/min的升温速率升温至1400℃后恒温40min进行活化处理，自然冷却后得到秸秆碳;
步骤二、将步骤一中所述秸秆碳加入双氧水溶液中，混合均匀后静置 20h进行改性处理，然后依次经过过滤、洗涤和干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，得到改性秸秆碳;所述秸秆碳的加入量为每升双氧水溶液中加入1500g秸秆碳，所述双氧水溶液的质量浓度为27.5%;
步骤三、将步骤二中所述改性秸秆碳与pH值为9.5，苯酚的浓度为 50mg/L的含酚废水按质量比1∶12混合均匀，然后在温度为40℃的条件下静置进行吸附处理，静置4.5h后，离心取上清液进行吸光度检测，测定吸光度为0.222，最终计算得出含酚废水中酚的脱除率为91.72%，处理后的含酚废水符合GB8978-1996排放标准。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
