申請(qǐng)日2015.09.23
公開(kāi)(公告)日2015.12.16
IPC分類號(hào)C02F1/28; C02F103/34; B01J20/34; C02F1/38
摘要
本發(fā)明屬含酚廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，為解決傳統(tǒng)吸附法處理含酚廢水的吸附裝置因傳質(zhì)阻力較大而導(dǎo)致的吸附速率較慢，床層阻力較大，床層利用率較低，不易脫附等問(wèn)題，提供一種超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法及裝置。含酚廢水循環(huán)通入超重力旋轉(zhuǎn)填料床與填料接觸進(jìn)行吸附傳質(zhì)，完成吸附后超重力旋轉(zhuǎn)填料床轉(zhuǎn)動(dòng)，甩出殘存的廢水，完成吸附的廢水進(jìn)入儲(chǔ)液槽;NaOH溶液循環(huán)通入超重力旋轉(zhuǎn)填料床中與填料接觸，將苯酚帶出完成脫附過(guò)程。流程簡(jiǎn)單，裝置占地面積小、成本低且操作簡(jiǎn)便，解決了傳統(tǒng)吸附設(shè)備因傳質(zhì)阻力較大而導(dǎo)致的吸附速率較慢，床層阻力較大，不易脫附等問(wèn)題，可應(yīng)用于處理各種含酚類工業(yè)有機(jī)廢水如染料廢水、農(nóng)藥廢水等。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.一種超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法，其特征在于：含酚廢水通入超重力旋轉(zhuǎn)填料床(1)與填料(2.3)接觸，完成吸附傳質(zhì)過(guò)程降低含酚廢水中酚類含量;吸附傳質(zhì)完成后排干填料(2.3)中的廢水，吸附傳質(zhì)完成后的廢水送入儲(chǔ)液槽(6)中，然后排出進(jìn)行后續(xù)處理;將NaOH溶液通入超重力旋轉(zhuǎn)填料床(1)與填料(2.3)接觸，將填料上吸附的苯酚帶出超重力旋轉(zhuǎn)填料床(1)，完成脫附過(guò)程除去填料上吸附的酚類物質(zhì)，脫附后的液體排出進(jìn)行回收酚的處理，吸附傳質(zhì)的廢水和脫附過(guò)程的NaOH溶液在超重力旋轉(zhuǎn)填料床中循環(huán)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法，其特征在于：所述含酚廢水濃度為200~5000mg/L，流速為15~45L/h，吸附過(guò)程中超重力旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速為300~1200rpm;NaOH溶液的濃度為0.4%~5%，流速為10~45L/h，脫附過(guò)程中超重力旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速100~1100rpm。
3.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-2所述超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法的裝置，其特征在于：包括與調(diào)速電機(jī)(3)相連接的超重力旋轉(zhuǎn)填料床(1)，超重力旋轉(zhuǎn)填料床(1)上設(shè)進(jìn)液口(2.4)、出液口(2.6)，進(jìn)液口(2.4)通過(guò)液泵(8)連接儲(chǔ)液槽(6)，液泵(8)與進(jìn)液口(2.4)之間設(shè)有液體流量計(jì)(10)和三通閥門II(9);出液口(2.6)通過(guò)三通閥門I(5)連接儲(chǔ)液槽(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法的裝置，其特征在于：所述超重力旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)的填料為固體吸附劑散裝填料;固體吸附劑為活性炭顆粒、木屑、樹(shù)脂、沸石或分子篩中的任意一種。
說(shuō)明書(shū)
一種超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于含酚廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法及裝置。
背景技術(shù)
超重力旋轉(zhuǎn)填料床(RotatingPackedBed，RPB)是20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)的一種強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程的新型傳質(zhì)設(shè)備，它依靠旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的超重力和剪切力使液體在多孔填料中高度分散，大大提高了氣液兩相間的接觸面積、湍動(dòng)程度以及兩相間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，使相界面迅速更新，從而極大強(qiáng)化了相間的傳質(zhì)，其在降低設(shè)備能耗、減小設(shè)備體積、提高產(chǎn)率等方面有著其他傳質(zhì)分離設(shè)備無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，超重力技術(shù)已廣泛應(yīng)用于吸收、精餾和分離等化工過(guò)程，顯示出其可強(qiáng)化氣—液傳質(zhì)過(guò)程的優(yōu)勢(shì)，在化工環(huán)保領(lǐng)域做出了杰出的貢獻(xiàn)，有著廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。
酚類化合物是一類重要的有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于石油化工、煉油等工業(yè)領(lǐng)域，這種廢水的毒性非常強(qiáng)，而且來(lái)源廣、水量大，含酚工業(yè)廢水的排放給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此對(duì)該類廢水的治理非常重要。而對(duì)于高濃度的含酚廢水，首先要考慮對(duì)酚的回收。目前含酚廢水的處理方法主要有吸附法、溶劑萃取法、氧化法、膜分離技術(shù)和生物法等，有研究者將超重力技術(shù)用于電Fenton法處理含酚廢水領(lǐng)域(CN103145277B)，利用其能強(qiáng)化傳質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，提高了處理效率，但仍存在一些不足，如操作復(fù)雜、電極腐蝕、成本較高、Fenton試劑難降解、不易回收利用酚等。而吸附法因工藝比較成熟、操作簡(jiǎn)單、成本低、且處理物質(zhì)易回收，被國(guó)內(nèi)外采用作為處理含酚廢水的主要方法，但傳統(tǒng)的吸附設(shè)備存在吸附速率較慢，床層阻力較大，不易脫附等問(wèn)題，因而將超重力技術(shù)應(yīng)用于吸附法是一個(gè)新型研究方向。
針對(duì)目前吸附設(shè)備存在的不足，近年來(lái)，有一些學(xué)者采用RPB作吸附設(shè)備(LinChia-Chang,LiuHwai-Shen.Adsorptioninacentrifugalfield:basicdyeadsorptionbyactivatedcarbon.Ind.Eng.Chem.Res.,2000,39(1):161-167;LinChia-Chang,LiuHwai-Shen.Dyeadsorptionbyactivatedcarboninthecentrifugalfield.BioseparationEngineering,2000:25-28;LinChia-Chang,ChenYu-Shao,LiuHwai-Shen.Adsorptionofdodecanefromwaterinarotatingpackedbed.J.Chin.Inst.Engrs.,2004,35(5):531-538;ChangChiung-Fen,LeeShu-Chi.Adsorptionbehaviorofpesticidemethomylonactivatedcarboninahighgravityrotatingpackedbedreactor.WaterResearch,2012,46:2869-2880)，以其具備降低設(shè)備能耗、減小設(shè)備體積、提高產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)，用于廢水處理的研究中，結(jié)果均表明：RPB中存在的超重力場(chǎng)可以加強(qiáng)傳質(zhì)，提高吸附速率以及擴(kuò)散速率，而目前的研究?jī)H局限于吸附過(guò)程，針對(duì)脫附過(guò)程的研究至今尚屬空白。因此，考慮將RPB應(yīng)用于吸附處理含酚廢水的研究中，并研究了RPB中的脫附過(guò)程，有望解決傳統(tǒng)吸附設(shè)備因傳質(zhì)阻力較大而導(dǎo)致的吸附速率較慢，床層阻力較大，不易脫附等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)吸附法處理含酚廢水的吸附裝置因傳質(zhì)阻力較大而導(dǎo)致的吸附速率較慢，床層阻力較大，床層利用率較低，不易脫附等問(wèn)題，提供了一種超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法及裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法，含酚廢水通入超重力旋轉(zhuǎn)填料床與填料接觸，完成吸附傳質(zhì)過(guò)程降低含酚廢水中酚類含量;吸附傳質(zhì)完成后排干填料中的廢水，吸附傳質(zhì)完成后的廢水送入儲(chǔ)液槽中，然后排出進(jìn)行后續(xù)處理;將NaOH溶液通入超重力旋轉(zhuǎn)填料床與填料接觸，將填料上吸附的苯酚帶出超重力旋轉(zhuǎn)填料床，完成脫附過(guò)程除去填料上吸附的酚類物質(zhì)，脫附后的液體排出進(jìn)行回收酚的處理;吸附傳質(zhì)的廢水和脫附過(guò)程的NaOH溶液在超重力旋轉(zhuǎn)填料床中循環(huán)處理�；诮�(jīng)濟(jì)優(yōu)惠，吸附步驟以所取出口水樣中苯酚濃度幾乎沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)結(jié)束;脫附步驟以所取出口水樣中苯酚鈉濃度幾乎沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)結(jié)束。
所述含酚廢水濃度為200~5000mg/L，流速為15~45L/h，吸附過(guò)程中超重力旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速為300~1200rpm;NaOH溶液的濃度為0.4%~5%，流速為10~45L/h，脫附過(guò)程中超重力旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速100~1100rpm。
實(shí)現(xiàn)上述超重力場(chǎng)中吸附降解含酚廢水的方法的裝置，包括與調(diào)速電機(jī)相連接的超重力旋轉(zhuǎn)填料床，超重力旋轉(zhuǎn)填料床上設(shè)進(jìn)液口、出液口，進(jìn)液口通過(guò)液泵連接儲(chǔ)液槽，液泵與進(jìn)液口之間設(shè)有液體流量計(jì)和三通閥門II;出液口通過(guò)三通閥門I連接儲(chǔ)液槽。所述超重力旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)的填料為固體吸附劑散裝填料。固體吸附劑為活性炭顆粒、木屑、樹(shù)脂、沸石或分子篩中的任意一種。
超重力旋轉(zhuǎn)填料床中間設(shè)有從頂部深入內(nèi)部的液體分布器，超重力旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)設(shè)有與液體分布器留有間隙的填料，調(diào)速電機(jī)設(shè)于超重力旋轉(zhuǎn)填料床的下方，調(diào)速電機(jī)的輸出軸與填料的底部固定在一起。調(diào)速電機(jī)與變頻器相連，三通閥門用來(lái)取樣。
本發(fā)明首次研究了RPB中進(jìn)行液固吸附后吸附劑的脫附過(guò)程，采用堿液對(duì)RPB中吸附飽和的活性炭進(jìn)行脫附再生，探索超重力技術(shù)能否強(qiáng)化脫附過(guò)程，進(jìn)一步說(shuō)明將RPB用作新型吸附設(shè)備的可行性以及優(yōu)越性，為工業(yè)化放大應(yīng)用提供必要參考，具有如下有益效果：工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，所述裝置占地面積小、成本低且操作簡(jiǎn)便，解決了傳統(tǒng)吸附設(shè)備因傳質(zhì)阻力較大而導(dǎo)致的吸附速率較慢，床層阻力較大，不易脫附等問(wèn)題，可應(yīng)用于處理各種含酚類工業(yè)有機(jī)廢水如染料廢水、農(nóng)藥廢水等。
