申請(qǐng)日2016.05.09

　　公開(公告)日2016.09.07

　　IPC分類號(hào)C02F1/28; C02F1/30; C02F101/34; C02F101/32

　　摘要

　　一種微波協(xié)同交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化廢水的方法，將自制的交聯(lián)環(huán)糊精聚合物放入待處理的焦化廢水中，再用預(yù)設(shè)功率和設(shè)定時(shí)間的微波輻照所述焦化廢水進(jìn)行無害化處理過程。本發(fā)明方法首次使用微波協(xié)同交聯(lián)環(huán)糊精作為焦化廢水的處理方法，特別適用于焦化廢水有害成分的處理，提高了污染物處理效果，增強(qiáng)交聯(lián)環(huán)糊精的處理能力，提升了處理焦化廢水的速度，因其利用效率高且成本低，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。微波輻照時(shí)，微波功率為10~1000W，頻率為1000~3000MHz，輻照時(shí)間控制在1~20min;微波協(xié)同下比單獨(dú)使用交聯(lián)環(huán)糊精時(shí)處理能力提高了5~50%，縮短處理時(shí)間10~70min，提升廢水處理效率10~40%。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種微波協(xié)同交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化廢水的方法，其特征在于包括以下步驟：將待處理的焦化廢水中加入交聯(lián)環(huán)糊精，經(jīng)微波持續(xù)輻照后，攪拌焦化廢水直至交聯(lián)環(huán)糊精吸附達(dá)到平衡。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，處理焦化廢水的具體步驟為：

　�、�.將所述焦化廢水放入容器中，將所述交聯(lián)環(huán)糊精進(jìn)行包裹后放入所述焦化廢水中;

　　Ⅱ.將盛放所述焦化廢水的容器放入微波發(fā)生器中，設(shè)定微波發(fā)生功率和時(shí)間;

　　Ⅲ.開啟所述微波發(fā)生器，按照設(shè)定時(shí)間對(duì)所述焦化廢水進(jìn)行持續(xù)輻照;

　�、�.經(jīng)微波持續(xù)輻照后，攪拌焦化廢水直至交聯(lián)環(huán)糊精吸附達(dá)到平衡。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：步驟Ⅰ中使用濾網(wǎng)包裹所述交聯(lián)環(huán)糊精。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述交聯(lián)環(huán)糊精具有規(guī)則形貌。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：所述交聯(lián)環(huán)糊精為球形改性環(huán)糊精交聯(lián)聚合物。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：可處理的所述焦化廢水的濃度為100~15000mg/L，加入的交聯(lián)環(huán)糊精的量為10~1000g/L。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：進(jìn)行微波輻照時(shí)，微波功率為10~1000W，頻率為1000~3000MHz，輻照時(shí)間為1~20min。

　　說明書

　　一種微波協(xié)同交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化廢水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焦化廢水處理技術(shù)，尤其涉及一種使用微波協(xié)同交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化廢水的方法，是焦化廢水無害化處理的新方法。

　　背景技術(shù)

　　焦化廢水是在煤制焦炭、煤氣凈化和焦化產(chǎn)品回收的過程中所產(chǎn)生的含芳香族化合物與雜環(huán)化合物的典型廢水。有機(jī)污染物以酚類化合物為主，占有機(jī)污染物的一半以上，另外還有多環(huán)芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等;無機(jī)污染物主要以氫化物、硫氫化物、硫化物、氨鹽等為主，屬有毒有害高濃度有機(jī)廢水，處理難度很大，尤其是未經(jīng)脫酚蒸氨除油處理的廢水，酚、氨氮、油含量都很高，處理工藝復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高，而且最終出水的化學(xué)需氧量、氨氮和油均難以達(dá)標(biāo)排放。焦化廢水的主要組成和含量見下表1所示：

　　表1

　　序號(hào)組分名稱有機(jī)相中含量焦化廢水中含量1乙苯37.00%37000mg/L2對(duì)二甲苯22.17%22200mg/L31,4-二氯苯15.75%15800mg/L4戊醇7.37%7400mg/L5鄰二甲苯7.02%7000mg/L6氯代十四烷3.70%3700mg/L71-氯十二烷1.55%1600mg/L8苯酚0.02%20mg/L94-甲基-苯酚0.02%20mg/L

　　焦化廢水組分復(fù)雜，其中難處理物質(zhì)排放到環(huán)境中，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且會(huì)直接威脅到人類的健康。目前，對(duì)焦化廢水的治理方法很多，有混凝法、吸附法、污泥法、濕式催化氧化法、三維三相電極處理等方法。國(guó)內(nèi)大部分焦化企業(yè)采用吸附法、萃取法、物化法、生物法以及膜處理法等，但在具體處理過程中經(jīng)常因?yàn)閺U水水質(zhì)和水量的變化，導(dǎo)致出水不達(dá)標(biāo);其中，吸附法如使用活性炭處理焦化廢水，處理效果比較好，但是活性炭目前沒有好的再生方法，廢水處理成本企業(yè)無法承受;膜法是近年來使用的方法，但是此法容易產(chǎn)生二次污染，并且膜處理后不容易清洗，使用成本較高。

　　近年來，微波輻射應(yīng)用于化學(xué)和水處理領(lǐng)域，將微波技術(shù)作為一種新型水處理技術(shù)，具有高效加熱反應(yīng)體系和加速吸熱反應(yīng)的作用。微波是介于無線電波與紅外線之間波段的超高頻電磁波，微波電磁場(chǎng)可使極性分子產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)碰撞而產(chǎn)生熱效應(yīng)，同時(shí)可改變體系的熱力學(xué)函數(shù)，進(jìn)而降低反應(yīng)的活化能和分子的化學(xué)鍵強(qiáng)度，在許多催化反應(yīng)體系中，相比較傳統(tǒng)加熱方式微波加熱可顯著加快反應(yīng)速率一。但單獨(dú)微波處理難降解物質(zhì)存在耗能大、效率低等缺點(diǎn)。同時(shí)，改性環(huán)糊精，特別是交聯(lián)環(huán)糊精作為吸附劑在污染治理的領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。王海軍等人在“HDI改性β-環(huán)糊精及其焦化廢水處理”(生物加工過程,2013,11(6):82-85)中發(fā)現(xiàn)，HDI-β-CD對(duì)焦化廢水有較好的吸附效果;中國(guó)專利文獻(xiàn)CN201410639016.7中，提供了一種自制改性環(huán)糊精，可用于有機(jī)廢水的處理，在廢水處理過程中具有很強(qiáng)的再生性;中國(guó)專利CN201010600332.5中還公布了一種使用超聲制備交聯(lián)環(huán)糊精的方法，對(duì)焦化廢水的處理效果較好。多技術(shù)聯(lián)合處理難降解物質(zhì)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。

　　基于上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本發(fā)明著眼于開發(fā)一種微波協(xié)同處理焦化廢水的新方法，以期取得更好的處理效果。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效、低成本處理焦化廢水的新方法，利用微波技術(shù)協(xié)同交聯(lián)環(huán)糊精，能夠有效去除焦化廢水中的酚類、苯類等有機(jī)污染物，同時(shí)縮短交聯(lián)環(huán)糊精處理時(shí)間，提高處理效果。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案為：

　　一種微波協(xié)同交聯(lián)環(huán)糊精處理焦化廢水的方法，包括步驟為：將待處理的焦化廢水中加入交聯(lián)環(huán)糊精，經(jīng)微波持續(xù)輻照后，攪拌焦化廢水直至交聯(lián)環(huán)糊精吸附達(dá)到平衡。

　　優(yōu)選地，處理焦化廢水的具體步驟為：

　　Ⅰ.將所述焦化廢水放入容器中，將所述交聯(lián)環(huán)糊精進(jìn)行包裹后放入所述焦化廢水中;

　�、�.將盛放所述焦化廢水的容器放入微波發(fā)生器中，設(shè)定微波發(fā)生功率和時(shí)間;

　�、�.開啟所述微波發(fā)生器，按照設(shè)定時(shí)間對(duì)所述焦化廢水進(jìn)行持續(xù)輻照;

　�、�.經(jīng)微波持續(xù)輻照后，攪拌焦化廢水直至交聯(lián)環(huán)糊精吸附達(dá)到平衡。

　　進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟Ⅰ中使用濾網(wǎng)包裹所述交聯(lián)環(huán)糊精。

　　優(yōu)選地，所述交聯(lián)環(huán)糊精具有規(guī)則形貌。

　　進(jìn)一步優(yōu)選地，所述交聯(lián)環(huán)糊精為球形改性環(huán)糊精交聯(lián)聚合物，該交聯(lián)環(huán)糊精采用常用環(huán)糊精為原料，如α-CD、β-CD和γ-CD中的一種或多種的混合，通過交聯(lián)聚合反應(yīng)并加入分散劑的方式制備，所述交聯(lián)環(huán)糊精在廢水處理過程中具有很強(qiáng)的再生性，并且吸附和再生過程的質(zhì)量損失小，用于焦化廢水處理也可取得較好的效果。

　　優(yōu)選地，本發(fā)明可處理的所述焦化廢水的濃度范圍為100~15000mg/L，加入的交聯(lián)環(huán)糊精的量為10~1000g/L。

　　優(yōu)選地，所述微波功率控制在10~1000W，頻率為1000~3000MHz，輻照時(shí)間為1~20min。

　　本發(fā)明焦化廢水處理方法處理的焦化廢水主要污染物包括：酚類、苯類等有機(jī)污染物因子。本發(fā)明技術(shù)方案首次采用微波輔助交聯(lián)環(huán)糊精的方法無害化處理焦化廢水，具有以下有益效果：

　　1.可有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)焦化廢水中酚類、苯類有機(jī)污染物等進(jìn)行徹底降解處理，降解為二氧化碳和水，不存在二次污染問題;

　　2.使用微波作為焦化廢水的輔助手段，比單獨(dú)使用交聯(lián)環(huán)糊精時(shí)處理能力提高了5~50%，可縮短處理時(shí)間10~70min，提升廢水處理效率10~40%;

　　3.使用的交聯(lián)環(huán)糊精利用效率高，具有再生功能，適合工業(yè)化應(yīng)用;

　　4.可全面的改善焦化廢水的臭味和色度，處理效果全面。

　　具體實(shí)施方式

　　以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以便更好地理解本發(fā)明。

　　本發(fā)明實(shí)施例所用的交聯(lián)環(huán)糊精為根據(jù)中國(guó)專利CN201410639016.7公開的方法自制的球形交聯(lián)環(huán)糊精聚合物。

　　實(shí)施例1

　　本實(shí)施例在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，將500mL的焦化廢水放置于燒瓶中，加入一定量的交聯(lián)環(huán)糊精，再將燒瓶置于微波發(fā)生器中進(jìn)行輻照;設(shè)定微波發(fā)生器的輻照功率和時(shí)間，使用計(jì)時(shí)器，間隔一定時(shí)間后取少量焦化廢水樣品，用氣相色譜法測(cè)定焦化廢水中苯酚和苯、甲苯的濃度;在取樣過程中，因?yàn)榻宦?lián)環(huán)糊精吸附會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)，吸附平衡時(shí)間為10~3600min，因此取樣間隔時(shí)間不超過20min為宜

　　本實(shí)施例中，使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精協(xié)同處理焦化廢水有機(jī)物苯酚濃度為12560mg/L。

　　將濃度為12560mg/L的焦化廢水置于燒瓶瓶?jī)?nèi)，按500g/L廢水加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為1000W，間隔30min后取焦化廢水樣品，用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定分離后上層清液濃度。輻照2min后取焦化廢水樣品，苯酚濃度從12560mg/L降低到2870mg/L。

　　實(shí)施例2

　　本實(shí)施例中，使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精協(xié)同處理焦化廢水有機(jī)物苯酚濃度為9800mg/L。

　　將濃度為9800mg/L的焦化廢水置于燒瓶?jī)?nèi)，按200g/L廢水加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為800W，間隔40min后取焦化廢水樣品，用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定分離后上層清液濃度。輻照3min后取焦化廢水樣品苯酚濃度從9800mg/L降低到2256mg/L。

　　實(shí)施例3

　　本實(shí)施例中，使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精協(xié)同處理焦化廢水有機(jī)物苯酚濃度為5234mg/L。

　　將濃度為5234mg/L的焦化廢水置于燒瓶?jī)?nèi)，按100g/L廢水加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為500W，間隔40min后取焦化廢水樣品，用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定分離后上層清液濃度。輻照5min后取焦化廢水樣品苯酚濃度從5234mg/L降低到1984mg/L。

　　實(shí)施例4

　　本實(shí)施例中，使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精協(xié)同處理焦化廢水有機(jī)物苯酚濃度為1000mg/L。

　　將濃度為1000mg/L的焦化廢水置于燒瓶?jī)?nèi)，按100g/L廢水加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為300W，間隔40min后取焦化廢水樣品，用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定分離后上層清液濃度。輻照10min后取焦化廢水樣品苯酚濃度從1000mg/L降低到723mg/L。

　　實(shí)施例5

　　本實(shí)施例中，使用微波作為輔助手段與交聯(lián)環(huán)糊精協(xié)同處理焦化廢水有機(jī)物苯酚濃度為820mg/L。

　　將濃度為820mg/L的焦化廢水置于燒瓶?jī)?nèi)，按200g/L廢水加入自制交聯(lián)環(huán)糊精，微波發(fā)生器的功率為100W，間隔40min后取焦化廢水樣品，用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定分離后上層清液濃度。輻照20min后取焦化廢水樣品苯酚濃度從820mg/L降低到126mg/L。

　　應(yīng)理解，上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并非具體實(shí)施方式的窮舉，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。