專(zhuān)利名稱(chēng)：變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器絕緣油無(wú)害化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法。
背景技術(shù)：
變壓器絕緣油是充油電力設(shè)備最主要的絕緣和冷卻介質(zhì)，由于油品自然劣化或因設(shè)備改造、報(bào)廢，每年會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的廢舊變壓器絕緣油。隨著電網(wǎng)建設(shè)快速發(fā)展和新型電力設(shè)備的升級(jí)換代，報(bào)廢變壓器絕緣油油量也越來(lái)越大。目前常用的石油基變壓器絕緣 油屬于環(huán)境難以降解的有機(jī)污染物，相當(dāng)一部分變壓器絕緣油含有一定量的有潛在致癌危險(xiǎn)的多環(huán)芳烴。多環(huán)芳烴具有“三致(致癌、致畸、致突變)”效應(yīng)，對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境具有很大的潛在危害。美國(guó)環(huán)保局在20世紀(jì)80年代初就把16種多環(huán)芳烴列為環(huán)境中優(yōu)先監(jiān)測(cè)污染物，我國(guó)也把多環(huán)芳烴列入環(huán)境優(yōu)先檢測(cè)的污染物黑名單中。由于多環(huán)芳烴的穩(wěn)定性和疏水性，造成其能持久的存在環(huán)境中，特別是高分子量的多環(huán)芳烴大量的積累。由于多環(huán)芳烴的脂溶性而很容易被動(dòng)物的腸胃吸收，并能經(jīng)食物鏈級(jí)聯(lián)放大而富集并迅速的被廣泛的分散到不同的組織(趨定位身體的脂肪中)發(fā)揮作用。由于相關(guān)技術(shù)和措施缺乏，目前報(bào)廢的變壓器絕緣油主要通過(guò)廢舊物資變賣(mài)處置的方式流入社會(huì)上的廢油回收公司等機(jī)構(gòu)，混同于普通潤(rùn)滑油，經(jīng)加工后作為低等級(jí)工業(yè)潤(rùn)滑油等，其中部分油品有可能通過(guò)非合規(guī)渠道加工后流入社會(huì)，甚至重新進(jìn)入電力系統(tǒng)作為絕緣油使用，成為危害環(huán)境和其他設(shè)備安全的“工業(yè)地溝油”，更成為危害人類(lèi)健康和生態(tài)安全的隱患。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，通過(guò)對(duì)報(bào)廢變壓器絕緣油開(kāi)展無(wú)害化處理，消除油中多環(huán)芳烴對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境的潛在危害。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下
一種變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，包括如下步驟
(1)過(guò)濾變壓器絕緣油，除去油泥，判斷油泥過(guò)濾徹底的標(biāo)志為變壓器絕緣油中粘稠狀浙青質(zhì)徹底消失；
(2)測(cè)定變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴含量；
(3)制備固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑，之后將固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑平鋪于太陽(yáng)光平板構(gòu)型光化學(xué)反應(yīng)器上；
(4)光催化降解變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴。步驟(I)中，所述過(guò)濾變壓器絕緣油，是通過(guò)機(jī)械過(guò)濾方法實(shí)現(xiàn)的。所述機(jī)械過(guò)濾是利用壓力式機(jī)械過(guò)濾機(jī)在35 100°C條件下完成油泥的過(guò)濾，所述壓力式機(jī)械過(guò)濾機(jī)的工作壓力范圍為O. 5 I. 5MPa，所述油泥過(guò)濾次數(shù)為8 30次。
步驟(2)中，采用的測(cè)定方法為紫外吸光光度法。步驟(3)中，制備固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑是指在制備納米級(jí)二氧化鈦光催化劑的同時(shí)將納米級(jí)二氧化鈦光催化劑固定于固態(tài)基質(zhì)中。制備方法為溶膠-凝膠法，采用的反應(yīng)前驅(qū)體為鈦醇鹽Ti (OR) 4，其中R=C2H5、C3H7或C4H9 ;固態(tài)基質(zhì)為全氟磺酸薄膜、硅膠、砂子或玻璃珠。步驟(3)中，所述納米級(jí)二氧化鈦光催化劑為銳鈦礦型二氧化鈦改性體，所述二氧化鈦改性體為金屬離子摻雜型二氧化鈦，所述納米級(jí)二氧化鈦光催化劑尺寸為7-70nm。金屬離子摻雜型二氧化鈦，采用的金屬離子為Fe'Cu2+或Ru3+，含量為O. 2-8 wt%。步驟(4)中，光催化降解變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴的具體操作過(guò)程為將變壓器絕緣油與水以1:1 1:5 v/v混合，混合均勻的混合液送去循環(huán)流動(dòng)式太陽(yáng)光催化降解裝置降解，降解反應(yīng)溫度為30°C 60°C，反應(yīng)時(shí)間以多環(huán)芳烴徹底降解計(jì)，多環(huán)芳烴徹底 降解判斷標(biāo)準(zhǔn)為降解率達(dá)到95%以上，降解率是通過(guò)反應(yīng)前后多環(huán)芳烴的濃度變化來(lái)計(jì)算的，多環(huán)芳烴濃度的測(cè)定方法參照步驟(2)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，涉及多環(huán)芳烴含量測(cè)定、納米級(jí)二氧化鈦催化劑制備與固化、多環(huán)芳烴的降解，通過(guò)對(duì)報(bào)廢變壓器絕緣油開(kāi)展無(wú)害化處理，消除油中多環(huán)芳烴對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境的潛在危害。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此
實(shí)施例I
本實(shí)施例以220kv等級(jí)變電站運(yùn)行變壓器絕緣油為例。一種變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其包括以下步驟
Cl)報(bào)廢變壓器絕緣油油泥過(guò)濾取某220kV變電站退運(yùn)報(bào)廢絕緣油30L，在80°C、
O.5MPa下用壓力式機(jī)械過(guò)濾去除油泥，循環(huán)過(guò)濾15次后油中不存在粘稠狀浙青質(zhì)，則油泥已經(jīng)徹底過(guò)濾完畢。(2)報(bào)廢變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴含量測(cè)定利用紫外吸光光度法，在25°C下，經(jīng)過(guò)45min檢測(cè)，測(cè)得油中多環(huán)芳烴的濃度為8. 3X 10_6mol/L，具體步驟為用移液管準(zhǔn)確移取5ml的退運(yùn)報(bào)廢絕緣油于25 ml容量瓶中，用環(huán)己烷稀至刻度、搖勻，在分光光度計(jì)上，以環(huán)己烷作參比溶液，用I cm帶蓋石英比色皿，在212 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度，以間二甲苯作標(biāo)準(zhǔn)物，根據(jù)回歸方程確定樣品中多環(huán)芳烴的含量。(3)固化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑制備采用溶膠-凝膠法制備Fe3+摻雜性納米二氧化鈦，具體步驟為取500mL鈦酸四丁酯，在劇烈攪拌下緩慢滴加到2500mL無(wú)水乙醇中，繼續(xù)攪拌Ih后，再滴加250mL冰醋酸和IOOOmL O. 5mol/L的FeCl3溶液，攪拌2h后得到溶膠，當(dāng)?shù)玫饺苣z后，將溶膠與固態(tài)基質(zhì)砂子以1:4 wt/wt混合攪拌均勻后，室溫下自然陳化I天。然后在100°C下干燥8h，得到干凝膠，瑪瑙研磨后于馬弗爐中在500°C下煅燒2h，得到固定化的摻雜Fe3+ (I wt%)的納米二氧化鈦粉體IOOg, 二氧化鈦晶體尺寸為12nm。重復(fù)前述步驟，共制備得到此次光催化降解所需固定化的納米二氧化鈦5kg。然后將固定化的納米二氧化鈦均勻平攤鋪于循環(huán)流動(dòng)式太陽(yáng)光催化降解裝置中的太陽(yáng)光平板構(gòu)型光化學(xué)反應(yīng)器上，厚度約3_。循環(huán)流動(dòng)式太陽(yáng)光催化降解裝置，結(jié)構(gòu)參見(jiàn)文獻(xiàn)王怡中，符雁，湯鴻霄，平板型太陽(yáng)光催化反應(yīng)系統(tǒng)中甲基橙降解脫色研究，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，19，1999，p. 142-146。(4)報(bào)廢油中多環(huán)芳烴的光催化降解將報(bào)廢變壓器絕緣油與自來(lái)水以I :2 V/V混合，混合均勻的混合液體積為85L，由循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)浮子流量計(jì)進(jìn)入太陽(yáng)光平板構(gòu)型光化學(xué)反應(yīng)器頂端的噴淋管，再沿斜板均勻分布接受光照后，經(jīng)出水槽匯集流到貯池。降解反應(yīng)光源為太陽(yáng)光，反應(yīng)平均溫度為30°C，反應(yīng)時(shí)間為14h，多環(huán)芳烴徹底降解，降解率達(dá)到96%{降解率是通過(guò)反應(yīng)前后多環(huán)芳烴的濃度變化來(lái)計(jì)算的，多環(huán)芳烴濃度的測(cè)定方法參照步驟(2) }。實(shí)施例2 參照實(shí)施例1，所不同的是在步驟(I)中，油泥在60°c、l. 2MPa下循環(huán)過(guò)濾10次后徹底過(guò)濾完畢；在步驟(2)中，測(cè)得報(bào)廢變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴的濃度為7. 7X10_5mOl/L ；在步驟(3)中固化的光催化劑為Cu2+摻雜型納米級(jí)二氧化鈦，反應(yīng)前驅(qū)體為鈦酸四乙酯，IOOOmL 3mol/L Cu (NO3) 2的溶液，固定化采用的固態(tài)基質(zhì)為硅膠，溶膠與硅膠混合比例為1:3 wt/wt,700°C下煅燒3h,得到固定化的摻雜Cu2+ (I. 8wt%)的納米二氧化鈦粉體,摻雜型納米二氧化鈦尺寸為20nm ;在步驟(4)中降解反應(yīng)平均溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間為19h，降解率達(dá)到97%。實(shí)施例3
參照實(shí)施例1，所不同的是在步驟(I)中油泥在55°c、0. 7 MPa下循環(huán)過(guò)濾9次后徹底過(guò)濾完畢；在步驟(2)中，測(cè)得報(bào)廢變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴的濃度為l.SXKTmol/L;在步驟(3)中固化的光催化劑為Ru3+摻雜型納米級(jí)二氧化鈦，反應(yīng)前驅(qū)體為鈦酸四丙酯，IOOOmL 6mol/L RuCl3的溶液，固定化采用的固態(tài)基質(zhì)為玻璃珠，溶膠與玻璃珠混合比例為1:6 wt/wt,650°C下煅燒I. 5h,得到固定化的摻雜Ru3+ (6. 8wt%)的納米二氧化鈦粉體,摻雜型納米二氧化鈦尺寸為9nm ;在步驟(4)中降解反應(yīng)平均溫度為35°C，反應(yīng)時(shí)間為llh，降解率達(dá)到98%。
權(quán)利要求
1.一種變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于包括如下步驟(1)過(guò)濾變壓器絕緣油，除去油泥，判斷油泥過(guò)濾徹底的標(biāo)志為變壓器絕緣油中粘稠狀浙青質(zhì)徹底消失； (2)測(cè)定變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴含量； (3)制備固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑，之后將固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑平鋪于太陽(yáng)光平板構(gòu)型光化學(xué)反應(yīng)器上； (4)光催化降解變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴。
2.如權(quán)利要求I所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于步驟(1)中，所述過(guò)濾變壓器絕緣油，是通過(guò)機(jī)械過(guò)濾方法實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于所述機(jī)械過(guò)濾是利用壓力式機(jī)械過(guò)濾機(jī)在35 100°C條件下完成油泥的過(guò)濾，所述壓力式機(jī)械過(guò)濾機(jī)的工作壓力范圍為0. 5 I. 5MPa，所述油泥過(guò)濾次數(shù)為8 30次。
4.如權(quán)利要求I所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于步驟(2)中，采用的測(cè)定方法為紫外吸光光度法。
5.如權(quán)利要求I所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于步驟(3)中，制備固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑是指在制備納米級(jí)二氧化鈦光催化劑的同時(shí)將納米級(jí)二氧化鈦光催化劑固定于固態(tài)基質(zhì)中。
6.如權(quán)利要求5所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于制備方法為溶膠-凝膠法，采用的反應(yīng)前驅(qū)體為鈦醇鹽Ti (OR) 4，其中R=C2H5、C3H7或C4H9 ;固態(tài)基質(zhì)為全氟磺酸薄膜、硅膠、砂子或玻璃珠。
7.如權(quán)利要求I所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于步驟(3)中，所述納米級(jí)二氧化鈦光催化劑為銳鈦礦型二氧化鈦改性體，所述二氧化鈦改性體為金屬離子摻雜型二氧化鈦，所述納米級(jí)二氧化鈦光催化劑尺寸為7-70nm。
8.如權(quán)利要求7所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于金屬離子摻雜型二氧化鈦，采用的金屬離子為Fe3+、Cu2+或Ru3+，含量為0. 2-8 wt%。
9.如權(quán)利要求I所述的變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法，其特征在于步驟(4)中，光催化降解變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴的具體操作過(guò)程為將變壓器絕緣油與水以1:1 1:5 v/v混合，混合均勻的混合液送去循環(huán)流動(dòng)式太陽(yáng)光催化降解裝置降解，降解反應(yīng)溫度為30°C 60°C，反應(yīng)時(shí)間以多環(huán)芳烴徹底降解計(jì)，多環(huán)芳烴徹底降解判斷標(biāo)準(zhǔn)為降解率達(dá)到95%以上，降解率是通過(guò)反應(yīng)前后多環(huán)芳烴的濃度變化來(lái)計(jì)算的，多環(huán)芳烴濃度的測(cè)定方法參照步驟(2)。
全文摘要
本發(fā)明屬于變壓器絕緣油無(wú)害化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種變壓器絕緣油中多環(huán)芳烴無(wú)害化處理方法。(1)過(guò)濾變壓器絕緣油，除去油泥，判斷油泥過(guò)濾徹底的標(biāo)志為變壓器絕緣油中粘稠狀瀝青質(zhì)徹底消失；(2)測(cè)定變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴含量；(3)制備固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑，之后將固定化的納米級(jí)二氧化鈦光催化劑平鋪于太陽(yáng)光平板構(gòu)型光化學(xué)反應(yīng)器上；(4)光催化降解變壓器絕緣油中的多環(huán)芳烴。本發(fā)明通過(guò)對(duì)報(bào)廢變壓器絕緣油開(kāi)展無(wú)害化處理，消除油中多環(huán)芳烴對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境的潛在危害。
文檔編號(hào)A62D3/17GK102793996SQ20121029754
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者趙光金, 吳文龍, 朱莉娜, 楊東凱 申請(qǐng)人:河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司