申请日2018.05.30
公开(公告)日2018.11.06
IPC分类号C02F1/00; C02F101/34
摘要
本发明属于生物质能源转化利用及环境保护领域，涉及一种含酚废水的精制方法及设备，包括如下步骤：步骤一、采用粉碎机将废塑料粉碎，每处理1L生物油的水相或工业废水需要用3‑10kg的废塑料;步骤二、在真空热解反应器中进行真空热解处理，得到热解后的蒸气;真空热解的压力为5‑15kPa，升温速率为10‑50℃/min，升温温度为500‑600℃;步骤三、蒸气采用低温等离子体放电反应器进行活化，得到高活性物质;活化时低温等离子体放电反应器的放电电压为15‑20kV，放电频率为8‑12kHz;步骤四、将高活性物质通入生物油的水相或工业废水，高活性物质与酚类发生反应。其能利用塑料废弃物实现对工业废水中的酚类物质进行精制。
翻译权利要求书
1.一种含酚废水的精制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、采用粉碎机将废塑料粉碎，每处理1L生物油的水相或工业废水需要用3-10kg的废塑料;
步骤二、在真空热解反应器中进行真空热解处理，得到热解后的蒸气;真空热解的压力为5-15kPa，升温速率为10-50℃/min，升温温度为500-600℃;
步骤三、蒸气采用低温等离子体放电反应器进行活化，得到高活性物质;活化时低温等离子体放电反应器的放电电压为15-20kV，放电频率为8-12kHz;
步骤四、将高活性物质通入生物油的水相或工业废水，高活性物质与酚类发生反应。
2.根据权利要求1所述的一种含酚废水的精制方法，其特征在于，废塑料的材质为聚乙烯或聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种含酚废水的精制方法，其特征在于，废塑料粉碎后的粒径为0.1-0.3mm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的含酚废水的精制方法用设备，其特征在于，包括用于粉碎废塑料的粉碎机、真空热解反应器、真空泵、低温等离子体放电反应器以及废水处理箱;
真空热解反应器的进口连通于粉碎机的出口;真空热解反应器的出口连通于真空泵的进口，真空泵的出口连通于低温等离子体放电反应器的进口，低温等离子体放电反应器的出口连通于废水处理箱的进口。
5.根据权利要求4所述的含酚废水的精制方法用设备，其特征在于，真空泵为射流式真空泵。
6.根据权利要求4所述的含酚废水的精制方法用设备，其特征在于，真空泵为机械式真空泵。
7.根据权利要求4所述的含酚废水的精制方法用设备，其特征在于，低温等离子体放电反应器采用介质阻挡放电。
说明书
一种含酚废水的精制方法及设备
技术领域
本发明属于生物质能源转化利用及环境保护领域，涉及工业废水的精制方法，更具体的涉及生物油精制分离后水相的精制方法，详细地涉及一种含酚废水的精制方法及设备。
背景技术
生物质能作为唯一可直接转换成含碳液体燃料的可再生能源，对其开发利用在化石燃料日益枯竭和环境日趋恶化的今天变得越来越重要。生物质热解油(下称生物油)作为一种初级燃料，在理化性质方面存在明显缺陷，必须对其进行改性精制，以提高生物油的品质。目前，精制改性方法主要有催化裂解、催化加氢和催化酯化等方法，其中，催化裂解精制方法安全性较高，反应条件相对温和，受到国内外学者的广泛关注。初级生物油经分子筛催化裂解提质后，所得液相产物会发生明显分层，上层为油相产物，主要以烃类物质为主，下层为水相，水相中含有较多种类的有机物。油相产物及水相产物中的大部分有机物可通过萃取分离提取分离，分离的有机物可直接或间接用作燃料。
但萃取分离后，水相中仍含有以酚类为主的残留有机物，酚类化合物属于毒性(致癌率)较高的有机污染物，但酚类中含有大量的羟基，羟基具有较强的亲水性，使得水相中的酚类很难得到有效分离。
但工业制造中酚类不仅存在于生物油的水相中，还广泛存在于石化、印染、农药等行业产生的工业废水中，由于工业污水中酚类物质无法得到有效的酚类，使地表水极易受到污染。
现有技术中，针对生物油的水相中酚类的转化利用研究较少，少量的研究多集中在：一、水相酯化分离，如中国专利CN104628558A公开的一种回收生物油加氢水相中有机酸的超声辅助酯化耦合萃取方法，其特征在于具体步骤如下：取质量比为1:2～4:1的有机溶剂和生物油加氢水相混合物，将其加热到60℃后加入与有机酸摩尔量之比为1:1～1:3的无水乙醇，并加入有机酸摩尔量10%的无机酸催化剂或固体酸性酯化反应催化剂，混合均匀;在超声频率为40kHz的超声波条件下，保持60℃反应2～3h至反应结束;分离获得反应后的有机层，酯类物质通过精馏法从有机层中分离回收。二、化学萃取等方面，如中国专利CN102976906B公开了一种从生物油中分离酚类的方法，涉及一种从生物质热解油中分离酚类的方法。包括以下步骤：将生物油进行蒸馏，截取160℃以下的馏分，加入碱溶液进行碱化至pH>10;取碱化溶液用萃取剂萃取，萃取后剩下的水相用酸进行酸化，再加入盐溶液，用反萃取剂再萃取，通过减压蒸馏除去有机相，即获得酚类混合物。三、利用低温等离子体技术进行含酚废水的处理，目前已有所报道和研究，但现有的技术方法是主要利用低温等离子体技术产生强氧化性的活性物质，直接通入废水或利用曝气方式强制氧化分解酚类物质。
同时，工业上治理含酚类废水的方法一般分为物化法、化学法、生化法等三大类，其中，物化法主要利用吸附、萃取、电渗吸、超过滤等方式来除去酚类物质，化学法则主要通过沉淀、中和、氧化、电解、光催化等方式直接除去酚类物质。这些方法基本都涉及使用氧气、溶剂或催化剂等化学化工材料，存在对这些材料的再处理问题，同时再处理时的二次污染风险较高。因此，需要开发一种新型的避免使用氧气、溶剂和催化剂的新方法。
发明内容
本发明提供一种含酚废水的精制方法及设备，其能利用塑料废弃物实现对工业废水中的酚类物质进行精制。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种含酚废水的精制方法，包括如下步骤：
步骤一、采用粉碎机将废塑料粉碎，每处理1L生物油的水相或工业废水需要用3-10kg的废塑料;
步骤二、在真空热解反应器中进行真空热解处理，得到热解后的蒸气;真空热解的压力为5-15kPa，升温速率为10-50℃/min，升温温度为500-600℃;
步骤三、蒸气采用低温等离子体放电反应器进行活化，得到高活性物质;活化时低温等离子体放电反应器的放电电压为15-20kV，放电频率为8-12kHz;
步骤四、将高活性物质通入生物油的水相或工业废水，高活性物质与酚类发生反应。
作为本发明改进的技术方案，废塑料的材质为聚乙烯或聚丙烯。
作为本发明改进的技术方案，废塑料粉碎后的粒径为0.1-0.3mm。
本发明的另一目的是提供本申请精制方法用设备，包括用于粉碎废塑料的粉碎机、真空热解反应器、真空泵、低温等离子体放电反应器以及废水处理箱;
真空热解反应器的进口连通于粉碎机的出口;真空热解反应器的出口连通于真空泵的进口，真空泵的出口连通于低温等离子体放电反应器的进口，低温等离子体放电反应器的出口连通于废水处理箱的进口。
作为本申请改进的技术方案，真空泵为射流式真空泵。
作为本申请改进的技术方案，真空泵为机械式真空泵。
作为本申请改进的技术方案，低温等离子体放电反应器采用介质阻挡放电。
有益效果
本申请采用被低温等离子体放电活化的废塑料热解气，实现转化利用酚类物质。该方法不使用任何溶剂和催化剂，实现了废塑料与酚类的同步转化利用，转化后的浮油层分离可添加进精制生物油油相中用作燃料，进一步增加了烃类物质的产率;未反应气体产物仍富含C2H4或C3H6，亦可用作气体燃料或化工原料。
综上，本申请具备如下优势：1、避免使用化学试剂，即不存在溶剂消耗、损失及二次污染;2、避免使用催化剂，即不存在催化剂消耗、失活损失、再生等问题;3、拓宽了废塑料的回收利用途径，实现固废与液废共同转化;4、酚类物质的转化率接近100%。