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(duì)褐煤提質(zhì)后的廢水中的有害酸性和脂類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行吸附處理的工藝。

背景技術(shù)：

煤炭一直是支撐我國(guó)發(fā)展的最為重要的化石能源，而且在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，其地位都不會(huì)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(jìn)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(guó)發(fā)展迅速，但是該工藝會(huì)產(chǎn)生難處理的水熱廢水。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)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(guó)內(nèi)外對(duì)水熱廢水的處理還缺乏必要的研究。

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)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(duì)褐煤提質(zhì)后的廢水中的有害酸性和脂類(lèi)物質(zhì)進(jìn)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(guò)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(jìn)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(dòng)器上進(jìn)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(duì)褐煤提質(zhì)后的廢水中的有害酸性和脂類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行物理吸附和化學(xué)反應(yīng)，有效地去除有害酸性和脂類(lèi)物質(zhì)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

<實(shí)施例1>

本實(shí)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(jìn)行干燥、破碎得到生物炭。

步驟4，稱(chēng)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(dòng)器上持續(xù)進(jìn)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(yīng)后的溶液。

步驟7，檢測(cè)反應(yīng)后的溶液并記錄。

本實(shí)施例中的廢水試劑在經(jīng)過(guò)上述吸附處理試驗(yàn)后，測(cè)得其中酸性物質(zhì)減少了93％。

<實(shí)施例2>

在本實(shí)施例2中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了65％。

<實(shí)施例3>

在本實(shí)施例3中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了58％。

<實(shí)施例4>

在本實(shí)施例4中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了90％。

<實(shí)施例5>

在本實(shí)施例5中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了85％。

<實(shí)施例6>

在本實(shí)施例6中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了91％。

<實(shí)施例7>

在本實(shí)施例7中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了87％。

<實(shí)施例8>

在本實(shí)施例8中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了83％。

<實(shí)施例9>

在本實(shí)施例9中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了87％。

<實(shí)施例10>

在本實(shí)施例10中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例1完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了53％。

<實(shí)施例11>

在本實(shí)施例11中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例2完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了43％。

<實(shí)施例12>

在本實(shí)施例12中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例3完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了41％。

<實(shí)施例13>

在本實(shí)施例13中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例4完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了47％。

<實(shí)施例14>

在本實(shí)施例14中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例5完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了45％。

<實(shí)施例15>

在本實(shí)施例15中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

本實(shí)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(shí)施例6完全相同，其余實(shí)施步驟和條件與實(shí)例1相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酸性物質(zhì)減少了48％。

<實(shí)施例16>

在本實(shí)施例16中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了87％。

<實(shí)施例17>

在本實(shí)施例17中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了80％。

<實(shí)施例18>

在本實(shí)施例18中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了83％。

<實(shí)施例19>

在本實(shí)施例19中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了76％。

<實(shí)施例20>

在本實(shí)施例20中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了86％。

<實(shí)施例21>

在本實(shí)施例21中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了72％。

<實(shí)施例22>

在本實(shí)施例22中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了65％。

<實(shí)施例23>

在本實(shí)施例23中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了69％。

<實(shí)施例24>

在本實(shí)施例24中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了67％。

<實(shí)施例25>

在本實(shí)施例25中，對(duì)于和實(shí)施例1中相同的結(jié)構(gòu)及步驟，給予相同的符號(hào)并省略相同的說(shuō)明。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)反應(yīng)后的溶液，其中酚類(lèi)物質(zhì)減少了70％。

以上實(shí)施例重復(fù)進(jìn)行了3～5次的試驗(yàn)，其結(jié)果也有一定的波動(dòng)，試驗(yàn)過(guò)程中吸附劑量、反應(yīng)時(shí)間和條件、混合質(zhì)量配比和廢水試劑濃度都會(huì)影響處理結(jié)果。具體結(jié)果見(jiàn)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(lèi)物質(zhì)濃度的廢水試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例作用與效果

根據(jù)本實(shí)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(jī)物(主要為酸和酚類(lèi))，其中酸性和酚類(lèi)有害物質(zhì)均能有效地減少，酸性和酚類(lèi)物質(zhì)的吸附率的波動(dòng)和變化趨勢(shì)相類(lèi)似，酸性與酚類(lèi)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(xué)反應(yīng)共同作用的結(jié)果，其中以物理過(guò)程為主。類(lèi)似于活性炭的吸附原理，無(wú)論是生物炭還是化石類(lèi)的焦炭，都是通過(guò)其微觀孔隙和內(nèi)部分布的活性炭質(zhì)進(jìn)行物理處理的，同時(shí)生物炭和化石類(lèi)焦炭的納米孔隙率也有助于有機(jī)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(lèi)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(jié)構(gòu)中我們又發(fā)現(xiàn)了Si結(jié)，這些Si結(jié)中包含有質(zhì)子活性硅烷醇官能團(tuán)，它們?cè)诮饘俸蜆O性有機(jī)物的吸附中起到了一定的促進(jìn)作用。所以吸附劑中生物炭含量越高，無(wú)論是酸性還是酚類(lèi)物質(zhì)，吸附率都較其他物質(zhì)高。

實(shí)施例1和實(shí)施例16中采用單一生物炭作為吸附劑的試驗(yàn)結(jié)果分別為酸性物質(zhì)減少93％和酚類(lèi)物質(zhì)減少87％。實(shí)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(shí)施例1同樣的廢水試劑，試驗(yàn)結(jié)果為酸性物質(zhì)減少90％，接近實(shí)施例1的效果。實(shí)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(shí)施例16同樣的廢水試劑，試驗(yàn)結(jié)果為酚類(lèi)物質(zhì)減少83％，接近實(shí)施例16的效果?？紤]到混合低質(zhì)炭的性?xún)r(jià)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(shí)施例中使用的生物炭來(lái)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(duì)褐煤提質(zhì)廢水處理的同時(shí)，對(duì)這些廢料還進(jìn)行了再利用，因此本發(fā)明還能達(dá)到以廢治廢的目的。