一種含油汙泥脫水劑及其製備方法和含油汙泥的脫水方法與流程

2023-10-17 21:21:49 1

本發明涉及一種脫水劑及脫水方法，更特別地涉及一種含油汙泥脫水劑及其製備方法和含油汙泥的脫水方法，屬於環境保護和汙染防治與治理領域領域。

背景技術：

目前，隨著我國長達幾十年的石油開採和原油加工，在石油勘探、開採、加工、運輸、使用等過程中都不可避免地產生含油汙泥。這些含油汙泥中，都含有大量的烷烴、芳香烴、瀝青質、非烴化合物等多種汙染物，從而對環境造成了嚴重的影響。另外，這些含油汙泥一般含水率較高，在處理過程中需要進行脫水、濃縮等複雜操作，也加重了防治負擔。

由於成本的關係，很多含油汙泥都未經處理而露天堆放，經常隨著雨水流走，導致更為嚴重的二次汙染，對土壤、水體等造成汙染。因此，如何對含油汙泥進行脫水處理，是目前環境保護領域中的一個重要內容和研究課題。目前，人們含油汙泥的脫水方法進行了大量的

深入研究，並取得了諸多成果，例如：

cn104261651a公開了一種聚丙烯醯胺汙泥脫水劑及其製備方法，其包括如下重量份的組成：丙烯醯胺40-50份、醋酸乙烯4-8份、二甲基二烯丙基氯化銨3-5份、環氧乙烯2-4份、順丁烯二酸酐2-4份、妥爾油酸4-5份、丙烯酸2-4份，無機鹼4-9份、促進劑2-3份、螯合劑2—3份、表面活性劑2-4份和水60-80份，所述汙泥脫水劑在生產過程中不使用有毒原料，所製得的脫水劑性能優異。

cn101050050a公開了一種陽離子汙泥脫水劑的合成方法，是在兩種反應單體丙烯醯胺和丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨水溶液中，先通過緩衝溶液調節反應體系的ph值，再用氧化還原複合引發劑引發聚合反應，在一定溫度下經聚合反應而成。其具有方法簡單、操作簡便、反應條件溫和、生產安全、生產成本低、無二次汙染、有利於保護環境等特點，所製得的聚合物分子量高達300-400萬，陽離子度為10-30%，脫水效果好，可廣泛應用於化工、石油等行業的汙水、汙泥處理。

cn101239775a公開了一種用於汙泥脫水的兩性型聚合物的製備方法。其以陰離子或非離子聚丙烯醯胺、甲醛、有機胺、亞硫酸氫鈉、新鮮水為原料，輔以少量助劑，在一定的溫度下反應而得到的磺甲基聚丙烯醯胺和胺甲基聚丙烯醯胺為主要成分的膠體水溶液，具有工藝設備簡單、反應過程平穩、易於操作、所需時間短等優點，通過脫水實驗表明，處理效果要好於現有藥劑，處理後的濾後液cod基本低於2000mg/l，油含量低於1000mg/l，可以應用在石油、化工等行業的汙水、汙泥處理。

cn101239774a公開了一種複合型汙泥脫水聚合物的製備方法。它是以陰離子或非離子聚丙烯醯胺、甲醛、有機胺、亞硫酸氫鈉、新鮮水為原料，輔以少量助劑，在一定的溫度下反應而得到的磺甲基聚丙烯醯胺和胺甲基聚丙烯醯胺為主要成分的膠體水溶液，其具有工藝設備簡單、反應過程平穩、易於操作、所需時間短等優點，通過脫水實驗表明，處理效果要好於現有藥劑，處理後的濾後液cod基本低於2000mg/l，油含量低於1000mg/l，可以應用在石油、化工等行業的汙水、汙泥處理。

如上所述，現有技術中公開了報導了多種用於汙泥處理的脫水劑，但對於新型的脫水劑及其脫水方法仍存在需求，這是目前本該領域的研究熱點和重點所在，更是本發明稃以完成的基礎和動力。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於：提供一種用於含油汙泥脫水用的脫水劑，為了研發新型的用於汙泥處理的脫水劑及其脫水方法，本發明人在付出了大量的創造性實驗探索後，經過深入研究而得到了一類全新的用於含油汙泥處理的脫水劑及其脫水方法，從而完成了本發明。

具體而言，本發明涉及如下幾個方面。

第一個方面，本發明提供了一種用於含油汙泥處理的脫水劑，其包括甲基丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、甲醛、乙二胺、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉、乙二胺四乙酸鈉、月桂醇聚氧乙烯(20)醚、偶氮二異丁腈、丙烯酸和去離子水。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，以重量份計，其包括如下組分：

甲基丙烯醯胺30-40；

丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨2-5；

甲醛4-6；

乙二胺1-2；

過硫酸銨0.6-1.2；

亞硫酸氫鈉1.2-1.8；

乙二胺四乙酸鈉1.5-2.5；

月桂醇聚氧乙烯(20)醚2-4；

偶氮二異丁腈0.4-0.8；

丙烯酸3.5-4.5；

去離子水50-60。

在一個實施例中，還包括有表面乙烯基改性介孔二氧化鈦4-10。

所述的表面乙烯基改性介孔二氧化鈦的製備方法包括如下步驟：

第1步，鹽溶液輔助的介孔二氧化鈦的製備：配製6～8wt%的mgcl2溶液，再按照體積比7：2～3將無水乙醇與mgcl2溶液混合，攪拌均勻，作為混合液；再滴加鈦酸正丁酯，滴加重量是混合液重量的5～7%，當產生白色渾濁之後停止攪拌，陳化12～24h，再將產物離心分離，依次通過無水乙醇和去離子水洗滌，再經過烘乾之後，得到介孔化的二氧化鈦；

第2步，介孔二氧化鈦的表面接枝處理：按重量份計，取3～6份介孔化的二氧化鈦、12～20份的乙烯基三甲氧基矽烷，加入至80～110份二甲苯中，進行回流反應，反應結束後，離心過濾出固體，再經過乙醇洗滌、真空乾燥後，得到氨基化介孔二氧化鈦；

所述的第1步中，滴加時的混合液溫度控制在32～38℃。

所述的第2步中，回流反應的溫度是80～90℃，反應時間是2～5h。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，涉及組成的「包括」，既包含了開放式的「包括」、「包含」等及其類似含義，也包含了封閉式的「由…組成」等及其類似含義。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，甲基丙烯醯胺的重量份為30-40份，例如可為30份、35份或40份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨的重量份為2-5份，例如可為2份、3份、4份或5份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，甲醛的重量份為4-6份，例如可為4份、5份或6份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，乙二胺的重量份為1-2份，例如可為1份、1.5份或2份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，過硫酸銨的重量份為0.6-1.2份，例如可為0.6份、0.8份、1份或1.2份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，亞硫酸氫鈉的重量份為1.2-1.8份，例如可為1.2份、1.4份、1.6份或1.8份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，乙二胺四乙酸鈉的重量份為1.5-2.5份，例如可為1.5份、2份或2.5份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，月桂醇聚氧乙烯(20)醚的重量份為2-4份，例如可為2份、3份或4份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，偶氮二異丁腈的重量份為0.4-0.8份，例如可為0.4份、0.6份或0.8份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，丙烯酸的重量份為3.5-4.5份，例如可為3.5份、4份或4.5份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，去離子水的重量份為50-60份，例如可為55份、60份或65份。

在本發明的所述用於含油汙泥處理的脫水劑中，表面乙烯基改性介孔二氧化鈦改性介孔二氧化鈦的重量份為4-10，例如可以為5份、7份或者9份。

如上所述，本發明提供了一種用於含油汙泥處理的脫水劑，所述用於含油汙泥處理的脫水劑通過獨特的組合選擇和相互之間的效果協同，從而取得了良好的多種性能，具有良好的應用潛力和工業化生產前景。

第二個方面，本發明涉及所述用於含油汙泥處理的脫水劑的製備方法，所述方法包括如下步驟：

s1、分別稱取組成所述脫水劑的各個組分；

s2、室溫下，向去離子水中加入甲基丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、甲醛、乙二胺和亞硫酸氫鈉，然後攪拌下升溫至50-60℃，並充分攪拌反應30-50分鐘，得到反應液；

s3、向所述反應液中加入乙二胺四乙酸鈉、月桂醇聚氧乙烯(20)醚和丙烯酸，攪拌均勻，然後自然冷卻至室溫，即得所述用於含油汙泥處理的脫水劑。

其中，還可以在步驟s2中加入乙烯基改性介孔二氧化鈦。

第三個方面，本發明涉及一種含油汙泥的脫水方法，其具體為：將脫水劑加入到乾燥的含油汙泥中，在40-50℃下充分攪拌2-3小時，然後靜置20-30小時，從而完成脫水。

其中，所述脫水劑與含油汙泥的重量比為1:70-90，例如可為1:70、1:80或1:90。

其中，為了攪拌均勻的目的，攪拌的速度可為200-300rpm/分鐘，例如可為200rpm/分鐘、250rpm/分鐘或300rpm/分鐘。

含油汙泥的質量百分比含油率為2-6%，質量百分比含水率為80-95%。

其中，為了進一步減少含油量對於脫水劑的脫水效果的影響，還可以在攪拌時附加紫外光照射，使二氧化鈦發揮光催化降解效應，減小油含量對於脫水劑的表面電荷消除過程中的影響。

第四個方面，本發明涉及所述脫水劑在含油汙泥的脫水處理中的用途。

所述脫水劑具有良好的脫水能力和脫油能力，從而在含油汙泥的處理中具有良好的應用前景。

如上所述，本發明提供了一種用於含油汙泥處理的脫水劑、其製備方法和含油汙泥的脫水方法，所述脫水劑通過特定組分的選擇與協同作用，以及通過特定的製備方法，從而具有了良好的多種性能，可用於含油汙泥的脫水處理，具有良好的應用價值和推廣潛力。

具體實施方式

下面通過具體的實例對本發明進行詳細說明，但這些例舉性實施方式的用途和目的僅用來例舉本發明，並非對本發明的實際保護範圍構成任何形式的任何限定，更非將本發明的保護範圍局限於此。

製備例1脫水劑的製備

s1、分別稱取30重量份甲基丙烯醯胺、5重量份丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、4重量份甲醛、2重量份乙二胺、0.6重量份過硫酸銨、1.8重量份亞硫酸氫鈉、1.5重量份乙二胺四乙酸鈉、4重量份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、0.4重量份偶氮二異丁腈、4.5重量份丙烯酸和50重量份去離子水；

s2、室溫下，向去離子水中加入甲基丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、甲醛、乙二胺和亞硫酸氫鈉，然後攪拌下升溫至50℃，並充分攪拌反應50分鐘，得到反應液；

s3、向所述反應液中加入乙二胺四乙酸鈉、月桂醇聚氧乙烯(20)醚和丙烯酸，攪拌均勻，然後自然冷卻至室溫，即得用於含油汙泥處理的脫水劑，將其命名為t1。

製備例2脫水劑的製備

s1、分別稱取40重量份甲基丙烯醯胺、2重量份丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、6重量份甲醛、1重量份乙二胺、1.2重量份過硫酸銨、1.2重量份亞硫酸氫鈉、2.5重量份乙二胺四乙酸鈉、2重量份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、0.8重量份偶氮二異丁腈、3.5重量份丙烯酸和60重量份去離子水；

s2、室溫下，向去離子水中加入甲基丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、甲醛、乙二胺和亞硫酸氫鈉，然後攪拌下升溫至60℃，並充分攪拌反應30分鐘，得到反應液；

s3、向所述反應液中加入乙二胺四乙酸鈉、月桂醇聚氧乙烯(20)醚和丙烯酸，攪拌均勻，然後自然冷卻至室溫，即得用於含油汙泥處理的脫水劑，將其命名為t2。

製備例3：脫水劑的製備

s1、分別稱取35重量份甲基丙烯醯胺、3.5重量份丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、5重量份甲醛、1.5重量份乙二胺、0.9重量份過硫酸銨、1.5重量份亞硫酸氫鈉、2重量份乙二胺四乙酸鈉、3重量份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、0.6重量份偶氮二異丁腈、4重量份丙烯酸和55重量份去離子水；

s2、室溫下，向去離子水中加入甲基丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、甲醛、乙二胺和亞硫酸氫鈉，然後攪拌下升溫至55℃，並充分攪拌反應40分鐘，得到反應液；

s3、向所述反應液中加入乙二胺四乙酸鈉、月桂醇聚氧乙烯(20)醚和丙烯酸，攪拌均勻，然後自然冷卻至室溫，即得用於含油汙泥處理的脫水劑，將其命名為t3。

製備例4

s1、分別稱取35重量份甲基丙烯醯胺、3.5重量份丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、5重量份甲醛、1.5重量份乙二胺、0.9重量份過硫酸銨、1.5重量份亞硫酸氫鈉、2重量份乙二胺四乙酸鈉、3重量份月桂醇聚氧乙烯(20)醚、0.6重量份偶氮二異丁腈、4重量份丙烯酸、7重量份表面乙烯基改性介孔二氧化鈦和55重量份去離子水；

s2、室溫下，向去離子水中加入甲基丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、甲醛、乙二胺、表面乙烯基改性介孔二氧化鈦和亞硫酸氫鈉，然後攪拌下升溫至55℃，並充分攪拌反應40分鐘，得到反應液；

s3、向所述反應液中加入乙二胺四乙酸鈉、月桂醇聚氧乙烯(20)醚和丙烯酸，攪拌均勻，然後自然冷卻至室溫，即得用於含油汙泥處理的脫水劑，將其命名為t4。

所述的表面乙烯基改性介孔二氧化鈦的製備方法包括如下步驟：

第1步，鹽溶液輔助的介孔二氧化鈦的製備：配製7wt%的mgcl2溶液，再按照體積比7：3將無水乙醇與mgcl2溶液混合，攪拌均勻，作為混合液；再滴加鈦酸正丁酯，滴加重量是混合液重量的6%，滴加時的混合液溫度控制在35℃，當產生白色渾濁之後停止攪拌，陳化20h，再將產物離心分離，依次通過無水乙醇和去離子水洗滌，再經過烘乾之後，得到介孔化的二氧化鈦；

第2步，介孔二氧化鈦的表面接枝處理：按重量份計，取5份介孔化的二氧化鈦、18份的乙烯基三甲氧基矽烷，加入至90份二甲苯中，進行回流反應，回流反應的溫度是82℃，反應時間是4h，反應結束後，離心過濾出固體，再經過乙醇洗滌、真空乾燥後，得到氨基化介孔二氧化鈦。

對上述製備得到的脫水劑進行含油汙泥脫水處理，其中在下面的實施例1-3中所使用的含油汙泥的質量百分比含油率為4.98%，質量百分比含水率為87.4%。

對比製備例1

與製備例3的區別在於：未加入月桂醇聚氧乙烯(20)醚。

s1、分別稱取35重量份甲基丙烯醯胺、3.5重量份丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、5重量份甲醛、1.5重量份乙二胺、0.9重量份過硫酸銨、1.5重量份亞硫酸氫鈉、2重量份乙二胺四乙酸鈉、0.6重量份偶氮二異丁腈、4重量份丙烯酸和55重量份去離子水；

s2、室溫下，向去離子水中加入甲基丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、甲醛、乙二胺和亞硫酸氫鈉，然後攪拌下升溫至55℃，並充分攪拌反應40分鐘，得到反應液；

s3、向所述反應液中加入乙二胺四乙酸鈉和丙烯酸，攪拌均勻，然後自然冷卻至室溫，即得用於含油汙泥處理的脫水劑，將其命名為d1。

實施例1：含油汙泥的脫水處理

將脫水劑t1加入到乾燥的含油汙泥中，在40℃下充分攪拌3小時，然後靜置30小時，從而完成脫水；

其中，所述脫水劑t1與含油汙泥的重量比為1:70，攪拌速度為200rpm/分鐘。

實施例2：含油汙泥的脫水處理

將脫水劑t2加入到乾燥的含油汙泥中，在50℃下充分攪拌2小時，然後靜置30小時，從而完成脫水；

其中，所述脫水劑t1與含油汙泥的重量比為1:90，攪拌速度為300rpm/分鐘。

實施例3：含油汙泥的脫水處理

將脫水劑t3加入到乾燥的含油汙泥中，在45℃下充分攪拌2.5小時，然後靜置25小時，從而完成脫水；

其中，所述脫水劑t1與含油汙泥的重量比為1:80，攪拌速度為250rpm/分鐘。

實施例4：含油汙泥的脫水處理

將脫水劑t4加入到乾燥的含油汙泥中，在45℃下充分攪拌2.5小時，然後靜置25小時，從而完成脫水；

其中，所述脫水劑t1與含油汙泥的重量比為1:80，攪拌速度為250rpm/分鐘。

實施例5：含油汙泥的脫水處理

與實施例4的區別是：在加入脫水劑進行攪拌和靜置時，還用紫外光燈進行照射，25cm距離下紫外線強660µw/cm²。

對照例1：含油汙泥的脫水處理

與實施例3的區別在於，採用脫水劑d1。

對照例2：含油汙泥的脫水處理

與實施例3的區別在於，在將脫水劑加入至汙泥時，還加入有二氧化鈦粉體，加入量是脫水劑重量的15%。

對照例3：含油汙泥的脫水處理

與實施例3的區別在於，採用cn104276742a實施例3中公開的脫水劑。

脫水效果測試

對上述實施例1-4完成脫水後，分別測量脫水後的各個性能指標，結果如下表1所示。

由上表1數據可見：本發明的脫水劑具有優異的脫水率和脫油率，從而在含油汙泥處理中具有良好的應用前景和工業化潛力。實施例4相對於實施例3來說，通過將多孔氧化鈦的表面修飾上乙烯基之後，可以在與丙烯醯胺等單體的反應過程中參與到聚合反應中上，形成聚合物-氧化鈦的複合結構，在聚丙烯醯胺消除汙泥電荷作用時，氧化鈦參與到反應過程中，將聚合物-水界面上的油汙和其它有機物降解，避免了油汙對聚合物的溶解和包覆，提高了脫水劑的脫水效果；實施例5相對於實施例3來說，通過加入了紫外照射在去除汙泥的過程中，可以進一步提高降解效果，提高脫水效率；對照例1中由於未在聚合物的製備中加入月桂醇聚氧乙烯(20)醚進行接枝，導致聚合物的網狀結構不佳，脫水效率不好；對照例2中的二氧化鈦是直接加入汙染中，由於未進行改性，使得其表面不能與聚丙烯醯胺較好地嵌使，使其破壞油汙對聚丙烯醯胺影響的作用下降，使脫水效率降低；對照例3是現有技術中的脫水劑，其性能低於本發明提供的脫水劑。

以上所述，僅是本發明的典型實施例，本領域的技術人員均可能利用上述闡述的技術方案對本發明加以修改或將其修改為等同的技術方案。因此，依據本發明的技術方案所進行的任何簡單修改或等同置換，盡屬於本發明要求保護的範圍。