申请日2016.05.09
公开(公告)日2016.09.07
IPC分类号C02F1/28; C02F1/30; C02F101/34; C02F101/32
摘要
一种微波协同交联环糊精处理焦化废水的方法，将自制的交联环糊精聚合物放入待处理的焦化废水中，再用预设功率和设定时间的微波辐照所述焦化废水进行无害化处理过程。本发明方法首次使用微波协同交联环糊精作为焦化废水的处理方法，特别适用于焦化废水有害成分的处理，提高了污染物处理效果，增强交联环糊精的处理能力，提升了处理焦化废水的速度，因其利用效率高且成本低，具有良好的工业化应用前景。微波辐照时，微波功率为10~1000W，频率为1000~3000MHz，辐照时间控制在1~20min;微波协同下比单独使用交联环糊精时处理能力提高了5~50%，缩短处理时间10~70min，提升废水处理效率10~40%。
权利要求书
1.一种微波协同交联环糊精处理焦化废水的方法，其特征在于包括以下步骤：将待处理的焦化废水中加入交联环糊精，经微波持续辐照后，搅拌焦化废水直至交联环糊精吸附达到平衡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，处理焦化废水的具体步骤为：
Ⅰ.将所述焦化废水放入容器中，将所述交联环糊精进行包裹后放入所述焦化废水中;
Ⅱ.将盛放所述焦化废水的容器放入微波发生器中，设定微波发生功率和时间;
Ⅲ.开启所述微波发生器，按照设定时间对所述焦化废水进行持续辐照;
Ⅳ.经微波持续辐照后，搅拌焦化废水直至交联环糊精吸附达到平衡。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤Ⅰ中使用滤网包裹所述交联环糊精。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述交联环糊精具有规则形貌。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述交联环糊精为球形改性环糊精交联聚合物。
6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：可处理的所述焦化废水的浓度为100~15000mg/L，加入的交联环糊精的量为10~1000g/L。
7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：进行微波辐照时，微波功率为10~1000W，频率为1000~3000MHz，辐照时间为1~20min。
说明书
一种微波协同交联环糊精处理焦化废水的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种焦化废水处理技术，尤其涉及一种使用微波协同交联环糊精处理焦化废水的方法，是焦化废水无害化处理的新方法。
背景技术
焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收的过程中所产生的含芳香族化合物与杂环化合物的典型废水。有机污染物以酚类化合物为主，占有机污染物的一半以上，另外还有多环芳香族化合物和含氮、氧、硫的杂环化合物等;无机污染物主要以氢化物、硫氢化物、硫化物、氨盐等为主，属有毒有害高浓度有机废水，处理难度很大，尤其是未经脱酚蒸氨除油处理的废水，酚、氨氮、油含量都很高，处理工艺复杂、运行费用高，而且最终出水的化学需氧量、氨氮和油均难以达标排放。焦化废水的主要组成和含量见下表1所示：
表1
序号组分名称有机相中含量焦化废水中含量1乙苯37.00%37000mg/L2对二甲苯22.17%22200mg/L31,4-二氯苯15.75%15800mg/L4戊醇7.37%7400mg/L5邻二甲苯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
焦化废水组分复杂，其中难处理物质排放到环境中，不仅会对环境造成严重污染，而且会直接威胁到人类的健康。目前，对焦化废水的治理方法很多，有混凝法、吸附法、污泥法、湿式催化氧化法、三维三相电极处理等方法。国内大部分焦化企业采用吸附法、萃取法、物化法、生物法以及膜处理法等，但在具体处理过程中经常因为废水水质和水量的变化，导致出水不达标;其中，吸附法如使用活性炭处理焦化废水，处理效果比较好，但是活性炭目前没有好的再生方法，废水处理成本企业无法承受;膜法是近年来使用的方法，但是此法容易产生二次污染，并且膜处理后不容易清洗，使用成本较高。
近年来，微波辐射应用于化学和水处理领域，将微波技术作为一种新型水处理技术，具有高效加热反应体系和加速吸热反应的作用。微波是介于无线电波与红外线之间波段的超高频电磁波，微波电磁场可使极性分子产生高速旋转碰撞而产生热效应，同时可改变体系的热力学函数，进而降低反应的活化能和分子的化学键强度，在许多催化反应体系中，相比较传统加热方式微波加热可显著加快反应速率一。但单独微波处理难降解物质存在耗能大、效率低等缺点。同时，改性环糊精，特别是交联环糊精作为吸附剂在污染治理的领域获得了越来越广泛的应用。王海军等人在“HDI改性β-环糊精及其焦化废水处理”(生物加工过程,2013,11(6):82-85)中发现，HDI-β-CD对焦化废水有较好的吸附效果;中国专利文献CN201410639016.7中，提供了一种自制改性环糊精，可用于有机废水的处理，在废水处理过程中具有很强的再生性;中国专利CN201010600332.5中还公布了一种使用超声制备交联环糊精的方法，对焦化废水的处理效果较好。多技术联合处理难降解物质成为当今的研究热点之一。
基于上述现有技术状况，本发明着眼于开发一种微波协同处理焦化废水的新方法，以期取得更好的处理效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高效、低成本处理焦化废水的新方法，利用微波技术协同交联环糊精，能够有效去除焦化废水中的酚类、苯类等有机污染物，同时缩短交联环糊精处理时间，提高处理效果。
本发明的技术方案为：
一种微波协同交联环糊精处理焦化废水的方法，包括步骤为：将待处理的焦化废水中加入交联环糊精，经微波持续辐照后，搅拌焦化废水直至交联环糊精吸附达到平衡。
优选地，处理焦化废水的具体步骤为：
Ⅰ.将所述焦化废水放入容器中，将所述交联环糊精进行包裹后放入所述焦化废水中;
Ⅱ.将盛放所述焦化废水的容器放入微波发生器中，设定微波发生功率和时间;
Ⅲ.开启所述微波发生器，按照设定时间对所述焦化废水进行持续辐照;
Ⅳ.经微波持续辐照后，搅拌焦化废水直至交联环糊精吸附达到平衡。
进一步优选地，步骤Ⅰ中使用滤网包裹所述交联环糊精。
优选地，所述交联环糊精具有规则形貌。
进一步优选地，所述交联环糊精为球形改性环糊精交联聚合物，该交联环糊精采用常用环糊精为原料，如α-CD、β-CD和γ-CD中的一种或多种的混合，通过交联聚合反应并加入分散剂的方式制备，所述交联环糊精在废水处理过程中具有很强的再生性，并且吸附和再生过程的质量损失小，用于焦化废水处理也可取得较好的效果。
优选地，本发明可处理的所述焦化废水的浓度范围为100~15000mg/L，加入的交联环糊精的量为10~1000g/L。
优选地，所述微波功率控制在10~1000W，频率为1000~3000MHz，辐照时间为1~20min。
本发明焦化废水处理方法处理的焦化废水主要污染物包括：酚类、苯类等有机污染物因子。本发明技术方案首次采用微波辅助交联环糊精的方法无害化处理焦化废水，具有以下有益效果：
1.可有效的实现对焦化废水中酚类、苯类有机污染物等进行彻底降解处理，降解为二氧化碳和水，不存在二次污染问题;
2.使用微波作为焦化废水的辅助手段，比单独使用交联环糊精时处理能力提高了5~50%，可缩短处理时间10~70min，提升废水处理效率10~40%;
3.使用的交联环糊精利用效率高，具有再生功能，适合工业化应用;
4.可全面的改善焦化废水的臭味和色度，处理效果全面。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。
本发明实施例所用的交联环糊精为根据中国专利CN201410639016.7公开的方法自制的球形交联环糊精聚合物。
实施例1
本实施例在实验室条件下进行，将500mL的焦化废水放置于烧瓶中，加入一定量的交联环糊精，再将烧瓶置于微波发生器中进行辐照;设定微波发生器的辐照功率和时间，使用计时器，间隔一定时间后取少量焦化废水样品，用气相色谱法测定焦化废水中苯酚和苯、甲苯的浓度;在取样过程中，因为交联环糊精吸附会达到平衡状态，吸附平衡时间为10~3600min，因此取样间隔时间不超过20min为宜
本实施例中，使用微波作为辅助手段与交联环糊精协同处理焦化废水有机物苯酚浓度为12560mg/L。
将浓度为12560mg/L的焦化废水置于烧瓶瓶内，按500g/L废水加入自制交联环糊精，微波发生器的功率为1000W，间隔30min后取焦化废水样品，用气相色谱法进行测定分离后上层清液浓度。辐照2min后取焦化废水样品，苯酚浓度从12560mg/L降低到2870mg/L。
实施例2
本实施例中，使用微波作为辅助手段与交联环糊精协同处理焦化废水有机物苯酚浓度为9800mg/L。
将浓度为9800mg/L的焦化废水置于烧瓶内，按200g/L废水加入自制交联环糊精，微波发生器的功率为800W，间隔40min后取焦化废水样品，用气相色谱法进行测定分离后上层清液浓度。辐照3min后取焦化废水样品苯酚浓度从9800mg/L降低到2256mg/L。
实施例3
本实施例中，使用微波作为辅助手段与交联环糊精协同处理焦化废水有机物苯酚浓度为5234mg/L。
将浓度为5234mg/L的焦化废水置于烧瓶内，按100g/L废水加入自制交联环糊精，微波发生器的功率为500W，间隔40min后取焦化废水样品，用气相色谱法进行测定分离后上层清液浓度。辐照5min后取焦化废水样品苯酚浓度从5234mg/L降低到1984mg/L。
实施例4
本实施例中，使用微波作为辅助手段与交联环糊精协同处理焦化废水有机物苯酚浓度为1000mg/L。
将浓度为1000mg/L的焦化废水置于烧瓶内，按100g/L废水加入自制交联环糊精，微波发生器的功率为300W，间隔40min后取焦化废水样品，用气相色谱法进行测定分离后上层清液浓度。辐照10min后取焦化废水样品苯酚浓度从1000mg/L降低到723mg/L。
实施例5
本实施例中，使用微波作为辅助手段与交联环糊精协同处理焦化废水有机物苯酚浓度为820mg/L。
将浓度为820mg/L的焦化废水置于烧瓶内，按200g/L废水加入自制交联环糊精，微波发生器的功率为100W，间隔40min后取焦化废水样品，用气相色谱法进行测定分离后上层清液浓度。辐照20min后取焦化废水样品苯酚浓度从820mg/L降低到126mg/L。
应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。