分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用的製作方法

2023-08-09 14:53:41

分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，本發明涉及分子篩應用或含聚丙烯醯胺廢水處理【技術領域】。本發明是將分子篩投入聚丙烯醯胺濃度為100～600mg/L的含聚廢水中，用稀硝酸調節溶液pH值後，振蕩吸附，然後離心分離。本發明的分子篩吸附劑飽和吸附量大，吸附劑用量少，吸附條件緩和，吸附效果好，並且分子篩的生產已工業化，技術成熟，有很大的潛在實用價值。
【專利說明】分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及分子篩應用或含聚丙烯醯胺廢水處理【技術領域】，尤其涉及的是分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用。
【背景技術】
[0002]為了進一步提高原油採收率，從90年代起，聚合物驅油作為一項重要的三採技術在我國開始大規模應用，而三採中使用的聚合物以聚丙烯醯胺(PAM)為主。PAM溶液注入地層導致產生含聚廢水，其存在水量大、粘度大、乳化穩定性強、油水分離困難等問題，而傳統的「隔油-粗粒化-混凝-過濾-殺菌」等汙水處理工藝難以使處理後的水質達到油田回注水水質的要求。目前，油田排放的含聚廢水中PAM濃度範圍為100-500mg/L，PAM會在環境中累積，其降解生成的單體丙烯醯胺(AM)對人類和動物神經系統造成永久的損害。因此，高效處理含PAM廢水成為一項重要需求。
[0003]目前研究中用於處理油田含聚廢水中PAM的方法主要有生物處理法、化學處理法和物理處理法三大類。
[0004]生物處理法是利用微生物的特定酶作用，以PAM為營養物質，在微生物生長代謝過程中將PAM分子降解。專利CN101104844A用一種名為大慶沙門氏菌MF的硫酸鹽還原菌，以PAM為碳源和氮源，在微生物作用下使PAM側鏈降解或部分官能團改變。文獻中有將枯草芽孢桿菌FA16和假單胞 菌CJ419用於含PAM廢水處理，結果發現FA16在11天達穩定期，PAM降解率最大為25% ；CJ419在6天達穩定期，PAM降解率最大為30.4% ;兩株菌聯合時，5天時降解率可達35.6%, 21天時達80.3%。生物處理法是一項無二次汙染、費用低廉的方法，但是微生物培養周期長，降解效果不佳，同時還受到所處理含聚廢水中PAM濃度的限制。
[0005]化學處理法是利用光、電和催化劑存在下，對PAM進行氧化降解的方法。有人採用TiO2催化劑，在紫外光存在下對PAM濃度為100mg/L的廢水進行處理，在時間為6h、催化劑用量為0.5g/L時，降解率達91.3%。專利CN101041490A採用次氯酸和電化學反應器結合的方法促進PAM及其他有機物的降解。化學處理法的主要問題是設備要求高，氧化劑耗量大，催化劑回收困難，電化學方法能耗較大。
[0006]物理處理法主要包括機械降解、絮凝法和吸附法。機械降解是利用機械能來破壞PAM大分子。文獻報導採用機械降解法處理PAM，發現PAM的重均、數均相對分子質量在剪切作用下降低，剪切速率達到5ΟΟΟs-1後，PAM重均、數均相對分子質量下降為原來的25%。機械降解操作簡單，但其降解能力不夠徹底，只能將大分子PAM變小。絮凝法主要依靠絮凝劑在電中和及架橋作用下生成絮體來處理含聚廢水中的ΡΑΜ。文獻中有人採用聚合氯化鋁去除廢水中的ΡΑΜ，絮凝劑投加量300mg/L、pH中性、經攪拌和沉降，PAM去除率達96.9%。絮凝法雖然具備操作簡單、去除效果好的優點，但是會產生二次汙染。專利CN1907870A採用聚氧乙烯脂肪醇醚(15~30%)、聚氧乙烯辛烷基酚醚(8~20%)、十二烷基二乙醇醯胺(10~28%)和水(30~50%)製備中間體，再將中間體(30~60%)與三乙醇胺油酸皂(40~70%)用於製備清洗劑，對含聚廢水進行處理，但是，該清洗劑的製備工藝複雜。
[0007]吸附法依靠吸附劑的多孔性和大比表面積等特有性質處理含聚廢水中的PAM，可有效克服上述方法的缺點，具有過程簡單、吸附劑可重複利用等優點。但現有的吸附法在處理含聚廢水時，存在的主要問題是吸附劑對PAM的飽和吸附量相對較低(一般在0.154~30.lmg/g)，吸附劑用量較大(液固質量比一般在10~25)。因此，採用吸附法處理油田排放的含PAM廢水，關鍵是選擇一種具有高飽和吸附量的吸附劑 。

【發明內容】

[0008]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術在處理含聚廢水中聚丙烯醯胺中的不足，提供了分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用。
[0009]本發明的技術方案如下:
[0010]分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，是將分子篩投入聚丙烯醯胺濃度為100~600mg/L的含聚廢水中,用稀硝酸調節溶液pH值後,振蕩吸附,然後離心分離。
[0011]所述的分子篩為H-beta和HY含十二元環的分子篩。
[0012]所述的H-beta分子篩，SiO2Al2O3摩爾比為15~100，所述的HY分子篩，SiO2/Al2O3摩爾比為4~10。
[0013]所述的分子篩和含聚廢水的液固質量比為100~300。
[0014]所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其吸附溫度為20~40°C。
[0015]所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，調節後溶液pH值為3~4。
[0016]所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，振蕩吸附時間為I~6h。
[0017]與現有的吸附法含聚廢水處理技術相比，本發明的有益效果是:分子篩吸附劑飽和吸附量大(40~60mg/g)，吸附劑用量少(液固質量比100~300)，吸附條件緩和，吸附效果好，並且分子篩的生產已工業化，技術成熟，有很大的潛在實用價值。
【具體實施方式】
[0018]以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。
[0019]1、分子篩的合成
[0020]1.lH-beta分子篩製備:採用模板劑法或者晶種法合成，模板劑法合成是在模板劑 (四乙基溴化銨或四乙基氫氧化銨)的參與下將鋁源和矽源混合形成凝膠，晶種法合成則是將矽源、鋁源及少量晶種(矽源的2~10%)混合形成凝膠，兩種方法所得的凝膠在140~1600C回流晶化或水熱晶化3~10天,經過濾、洗漆、乾燥和焙燒得Na-beta。通過銨離子交換可得H-beta，通過改變配料中的矽鋁酸鹽比例或者酸洗等處理方法可以得到不同矽鋁比的分子篩。
[0021]1.2HY分子篩製備:將鋁源和矽源混合成透明溶液經老化得導向劑，再將矽源、鋁源和導向劑(鋁源的5~10%)混合形成凝膠，凝膠在100~110°C水熱晶化9~12h，經過濾、洗滌、乾燥和焙燒得NaY。通過銨離子交換可得HY，通過改變配料中的矽鋁酸鹽比例或者酸洗等處理方法可以得到不同矽鋁比的分子篩。
[0022]實施例1
[0023]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=26)於25 °C下投入初始濃度200mg/L的PAM溶液中，液固質量比為110，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為95.4%，吸附量為21.2mg/g。
[0024]實施例2
[0025]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=26)於40°C下投入初始濃度200mg/L的PAM溶液中，液固質量比為110，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為93.2%，吸附量為20.7mg/g。
[0026]實施例3
[0027]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=26)於25 °C下投入初始濃度200mg/L的PAM溶液中，液固質量比為110，調節pH為3，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為92.8%，吸附量為20.6mg/g。
[0028]實施例4
[0029]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=26)於25 °C下投入初始濃度200mg/L的PAM溶液中，液固質量比為300，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為82.9%，吸附量為55.3mg/g。
[0030]實施例5
[0031]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=26)於25 °C下投入初始濃度400mg/L的PAM溶液中，液固質量比為110，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為87.4%，吸附量為38.8mg/g。
[0032]實施例6
[0033]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=26)於25 °C下投入初始濃度600mg/L的PAM溶液中，液固質量比為110，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為60.4%，吸附量為42.2mg/g。
[0034]實施例7
[0035]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=26)於25 °C下投入初始濃度10、20、50、100、200、400、800mg/L的PAM溶液中，液固質量比為110，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，繪製吸附等溫線，得其飽和吸附量為58.4mg/g0
[0036]實施例8
[0037]將按照1.1方法合成的H-beta分子篩(Si02/Al203=20)於25 °C下投入初始濃度200mg/L的PAM溶液中，液固質量比為110，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為85.7%，吸附量為19.0mg/g ;通過吸附等溫線測定，得其飽和吸附量為50.3mg/g。
[0038]實施例9
[0039]將按照1.2方法合成的HY分子篩(Si02/Al203=5)於25°C下投入初始濃度200mg/L的PAM溶液中，液固質量比為100，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為83.4%，吸附量為18.5mg/g ;通過吸附等溫線測定，得其飽和吸附量為46.9mg/g。
[0040]實施例10
[0041]將按照1.2方法合成的HY分子篩(SiO2Al2O3=IO)於25°C下投入初始濃度200mg/L的PAM溶液中，液固質量比為100，調節pH為4，振蕩吸附4h，離心過濾，測定濾液及原料液中PAM的濃度，PAM脫除率為86.2%，吸附量為19.2mg/g ;通過吸附等溫線測定，得其飽和吸附量為51.2mg/g。[0042]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其特徵是，將分子篩投入聚丙烯醯胺濃度為100~600mg/L的含聚廢水中,用稀硝酸調節溶液pH值後，振蕩吸附，然後離心分離。
2.根據權利要求1所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其特徵是，分子篩為H-beta和HY含十二元環的分子篩。
3.根據權利要求2所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其特徵是，H-beta分子篩SiO2Al2O3摩爾比為15~100，HY分子篩的SiO2Al2O3摩爾比為4~10。
4.根據權利要求1所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其特徵是，分子篩和含聚廢水的液固質量比為100~300。
5.根據權利要求1所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其特徵是，吸附溫度為20~40°C。
6.根據權利要求1所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其特徵是，調節後溶液PH值為3~4。
7.根據權利要求1所述的分子篩在吸附廢水中聚丙烯醯胺中的應用，其特徵是，振蕩吸附時間為 I~6h。
【文檔編號】C02F1/58GK103523850SQ201310495939
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】王豪, 吳雁, 楊清, 葉仲斌 申請人:西南石油大學