專利名稱：一種磁性活性炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種處理污水的方法，具體地說(shuō)是處理船舶艙底污水的方法和制備其專用介質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
船舶艙底油污水主要包括船舶正常操作過(guò)程中產(chǎn)生的含油壓載水、含油洗艙水和機(jī)艙艙底水，典型的污染物包括燃料油類、潤(rùn)滑油類、清潔劑和發(fā)泡劑(AFFF)、油漆等。其水質(zhì)主要特點(diǎn)是(I)水質(zhì)和水量的變化較大；(2)船舶油污水中只有油和一部分懸浮固體超過(guò)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，其它污染物則較少，基本不超標(biāo)；(3)成份極其復(fù)雜，所含油種多，且由于使用很多活性劑等化學(xué)試劑，導(dǎo)致其乳化程度高。傳統(tǒng)的油污水分離裝置單純的對(duì)浮油和分散油的分離已經(jīng)不能滿足新的防污染規(guī)則，必須對(duì)原有油污水分離裝置進(jìn)行改進(jìn)，提 高其分離乳化油的能力，嚴(yán)格限制含有污水中乳化油的排放，達(dá)到國(guó)際海事組織規(guī)定“排放水水中乳化油含量不得高于15ppm”的排放標(biāo)準(zhǔn)。在眾多艙底含油污水處理技術(shù)中，超濾膜分離技術(shù)由于具有操作簡(jiǎn)單、分離效果良好、化學(xué)添加劑用量少、無(wú)相變、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，在含油污水處理中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。超濾膜是涂在多孔材料制成的燒結(jié)空心管表面上，一般超濾膜孔徑〈O. 05 μ m,比乳化油的粒徑(直徑為0.1μπι-0.3μπι)小得多，使得乳化油分離效果更為顯著，可達(dá)到出水中乳化油含量小于5ppm。專利“一種含油污水再生利用裝置，CN200520057645. 5”提供了一種采用吸油過(guò)濾、UF超濾、臭氧氧化工藝集成一體的一體化含油污水再生利用裝置，該裝置具有凈化處理速度快、凈化效果好，效率高，體積小，流程短等特點(diǎn)。專利“含油污水處理工藝及處理設(shè)備(CN200510066275. 6)”采用氣浮與膜技術(shù)結(jié)合對(duì)含油污水進(jìn)行深度處理，首先采用溶氣氣浮工藝處理污水后，再經(jīng)超濾膜系統(tǒng)處理可得到高品質(zhì)回用中水。專利“一種含油污水回收裝置，CN00234559. 5”由平衡水箱、油水箱及膜組件和相關(guān)的閥、水泵及流量計(jì)組成，含油污水經(jīng)膜組件過(guò)濾后，出水含油小于O. 2mg/L。但在超濾膜分離過(guò)程中，膜表面會(huì)形成附著層或膜孔被堵塞，從而導(dǎo)致膜通量的下降。污染嚴(yán)重的膜，一旦膜表面污染加劇，會(huì)導(dǎo)致膜通量較低，其通量可下降達(dá)80%。膜污染嚴(yán)重影響了膜的分離效率，縮短了膜的使用壽命，導(dǎo)致出水水質(zhì)經(jīng)常惡化和清洗頻繁等一系列嚴(yán)重問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能保證國(guó)際海事組織規(guī)定“排放水水中乳化油含量不得高于15ppm”的排放標(biāo)準(zhǔn)、處理水量大、除油效能高、有效延長(zhǎng)膜工藝運(yùn)行周期、操作簡(jiǎn)單的一種處理船舶艙底含油污水及制備其除污用磁性活性炭的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明一種處理船舶艙底污水的方法，其特征是( I)將艙底污水注入混合池，在混合池內(nèi)投加磁性活性炭；
(2)通過(guò)攪拌保持磁性活性炭呈懸浮態(tài)進(jìn)行吸附除油，然后通過(guò)高梯度磁過(guò)濾器過(guò)濾截留艙底污水中的懸浮顆粒和已吸附部分油的磁性粉末活性炭；(3)將步驟(2)處理后的污水注入超濾膜反應(yīng)池；(4)在超濾膜反應(yīng)池中投加磁性粉末活性炭，通過(guò)磁性粉末活性炭和超濾膜聯(lián)合除油，完成除污。本發(fā)明一種磁性活 性炭的制備方法，其特征是(I)將粉末活性炭用清水浸泡不小于24小時(shí)后取出，在不小于105°C下干燥2小時(shí)；(2)將步驟(I)處理后的粉末活性炭和四氧化三鐵顆粒在室溫條件下超聲分散I小時(shí)，經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾后，在不小于105°C下干燥2小時(shí)，得到磁性活性炭。本發(fā)明還可以包括I、所述的磁性活性炭的制備過(guò)程為將粉末活性炭用清水浸泡不小于24小時(shí)后取出，在不小于105°C下干燥2小時(shí)；將處理后的粉末活性炭和四氧化三鐵顆粒在室溫條件下超聲分散I小時(shí)，經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾后，在不小于105°C下干燥2小時(shí)，得到磁性活性炭。2、所述的活性炭的顆粒粒徑為100-200目活性炭。3、所述的高梯度磁過(guò)濾器采用鋼毛基質(zhì)。4、所述的超濾膜是親水性的聚丙烯腈膜，超濾膜表面與水形成氫鍵。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于(I)粉末活性炭負(fù)載納米四氧化三鐵后，其表面的正電荷增加，可以有效增加活性炭吸附除油的速率。這是由于原油中的一些界面活性物，如環(huán)烷酸，皆為陰離子型，所以污水體系中的油珠表面帶有負(fù)電荷。而Fe3O4顆粒帶有正電荷，且其粒徑小，比表面積大，表面能高，易通過(guò)電荷作用與油珠發(fā)生強(qiáng)烈的吸附作用。(2)將四氧化三鐵負(fù)載于粉末活性炭上，合成一種吸附性能良好的磁性油吸附劑，能有效吸附水中的油，并可用磁分離技術(shù)加以回收。這種對(duì)活性炭吸附劑的磁性修飾不僅具有創(chuàng)新性，同時(shí)也對(duì)吸附法在除油方向上的廣泛應(yīng)用具有推進(jìn)作用和重大的實(shí)際意義。(3)在超濾膜反應(yīng)器中投加磁性粉末活性炭，可降低膜內(nèi)、外濃度差，減小濃差極化層的厚度和水力邊界層的厚度，提高過(guò)濾物質(zhì)的傳遞速率，同時(shí)在膜表面形成更加疏松的泥餅層，大大改善了可過(guò)濾性，提高了膜通量，可有效防止膜污染。(4)聯(lián)合處理工藝占地面積少，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1，本發(fā)明一種處理船舶艙底污水的方法采用兩次投加磁性粉末活性炭的方式與超濾膜技術(shù)相結(jié)合處理船舶艙底含油污水。第一次投加磁性粉末活性炭是在艙底含油污水進(jìn)入混合池時(shí)，在混合池內(nèi)連續(xù)投加一定量的磁性活性炭，通過(guò)機(jī)械攪拌保持粉末活性炭呈懸浮態(tài)進(jìn)行吸附除油，然后通過(guò)高梯度磁過(guò)濾器過(guò)濾，截留艙底污水中的懸浮顆粒和已吸附部分油的磁性粉末活性炭。在高梯度磁過(guò)濾步驟之后，采用超濾膜進(jìn)一步處理船舶艙底含油污水，并在超濾膜反應(yīng)池中一次性投加一定量的磁性粉末活性炭，通過(guò)磁性粉末活性炭和超濾膜聯(lián)合除油，可提高其分離乳化油的能力，嚴(yán)格限制含有污水中乳化油的排放，達(dá)到國(guó)際海事組織規(guī)定的“排放水水中乳化油含量不得高于15ppm”排放標(biāo)準(zhǔn)。I、粉末活性炭顆粒粒徑為100-200目活性炭，活性炭粒徑的選擇主要是考慮能更好的減緩膜污染，維持較高的膜通量，延長(zhǎng)運(yùn)行周期長(zhǎng)，如果粒徑過(guò)小的活性炭會(huì)使反應(yīng)器膜污染加速；而粒徑過(guò)大的活性炭則會(huì)產(chǎn)生沉淀，從而不能發(fā)揮減阻作用。2、取一定量的100-200目活性炭，用清水浸泡24小時(shí)后取出，在105°C下干燥2h后取出備用，取一定比例的上述粉末活性炭和四氧化三鐵顆粒，室溫條件下超聲分散I小時(shí)，得到磁性活性炭。經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾后，在105°C下干燥2h后，備用。3、高梯度磁過(guò)濾器由勵(lì)磁線圈、導(dǎo)磁軛鐵、磁極、添裝鋼毛的圓筒和接線裝置構(gòu) 成。采用鋼毛基質(zhì)的高梯度磁分離器可以分離一般磁分離器不能分離的磁化率低、體積小的弱磁性細(xì)顆粒物，具有鋼毛基質(zhì)添裝率低(4-6%)，磁場(chǎng)梯度高(高達(dá)1000高斯/微米)的特點(diǎn)。4、超濾膜是親水性的聚丙烯腈膜，由于膜表面與水形成氫鍵，這種水處于有序結(jié)構(gòu)，當(dāng)疏水溶質(zhì)要接近膜表面，必須破壞有序水，這需要能量，不易進(jìn)行，故膜面不易污染。磁性粉末活性炭的制備方法如下(I)取一定量的100-200目活性炭，用清水浸泡24小時(shí)后取出，在105°C下干燥2h后取出備用。(2)取一定比例的上述粉末活性炭和四氧化三鐵顆粒，室溫條件下超聲分散I小時(shí)，得到磁性活性炭。經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾后，在105°C下干燥2h后，備用。本實(shí)施方式是依次通過(guò)下述步驟實(shí)現(xiàn)首先，艙底污水進(jìn)入混合池，投加一定量的磁性粉末活性炭，粒徑為80-100目，投量為30-100mg/L，采用機(jī)械攪拌混合，然后經(jīng)高梯度磁過(guò)濾器過(guò)濾，污水從高梯度磁過(guò)濾器頂部進(jìn)入磁濾區(qū)，在磁場(chǎng)作用下，磁性絮體被捕集在磁濾顆粒上磁化后的鋼毛介質(zhì)上，水經(jīng)過(guò)磁粒介質(zhì)縫隙后從底端流出。經(jīng)高梯度磁過(guò)濾器過(guò)濾后的含油污水進(jìn)入膜分離裝置，投加磁性粉末活性炭，其投量為50-200mg/L，通過(guò)曝氣裝置進(jìn)行曝氣混合，從而進(jìn)一步去除水中的尺寸較小的乳化油等。
權(quán)利要求
1.一種磁性活性炭的制備方法，其特征是 (1)將粉末活性炭用清水浸泡不小于24小時(shí)后取出，在不小于105°C下干燥2小時(shí)； (2)將步驟(I)處理后的粉末活性炭和四氧化三鐵顆粒在室溫條件下超聲分散I小時(shí)，經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾后，在不小于105°C下干燥2小時(shí)，得到磁性活性炭。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種處理船舶艙底含油污水及制備其除污用磁性活性炭的方法，其中一種處理船舶艙底污水的方法是在混合池內(nèi)投加磁性活性炭，通過(guò)高梯度磁過(guò)濾器過(guò)濾截留艙底污水中的懸浮顆粒和已吸附部分油的磁性粉末活性炭，在超濾膜反應(yīng)池中投加磁性粉末活性炭，通過(guò)磁性粉末活性炭和超濾膜聯(lián)合除油；一種磁性活性炭的制備方法是將粉末活性炭用清水浸泡不小于24小時(shí)后取出，在不小于105℃下干燥2小時(shí)；然后將其和四氧化三鐵顆粒在室溫條件下超聲分散1小時(shí)，經(jīng)篩網(wǎng)過(guò)濾后，在不小于105℃下干燥2小時(shí)。本發(fā)明在超濾膜表面形成更加疏松的泥餅層，大大改善了可過(guò)濾性，提高了膜通量，可有效防止膜污染。
文檔編號(hào)B01J20/20GK102895950SQ20121032649
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者任芝軍, 齊輝, 劉桂芳, 趙燁 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)