通过膨胀石墨处理含有烃的水的方法技术

通过表观密度为2g/l至小于5g/l、比表面积为50m

Treatment of Hydrocarbon-Containing Water by Expanded Graphite

Through the apparent density of 2g/l to less than 5g/l and the specific surface area of 50M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过膨胀石墨处理含有烃的水的方法
本专利技术涉及通过膨胀石墨处理含有烃的水的方法。更具体地，本专利技术涉及通过膨胀石墨处理含有分散的、溶解的或乳化的烃的水的方法，其中，待处理的水含有等于1g/l或小于1g/l的量的烃。
技术介绍
已知各种方法用于处理被各种类型的轻质烃和重质烃(例如天然的和合成的汽油、原油、煤油、柴油、润滑油和发动机油以及类似物)污染的淡水和盐水。所述水的实例是来自石油采油井的水(采出水)和在用烃污染水的许多工业过程中使用的水。已知的方法包括生物方法和化学及物理方法、以及上述方法的组合。与缺点是不仅处理时间非常长、而且效率有限且污泥产量高的生物处理相比，化学/物理方法是有效的并且需要相对短的处理时间。因此，在采出水的处理中，化学/物理方法是优选的，但它们具有成本非常高的缺点。此外，代表二次污染的来源的化学试剂的使用具有负面作用。膨胀石墨是由于其吸油性能而已知数十年的材料。最近的研究表明，膨胀石墨可以有效地吸附不同类型的烃，但是大多数所述研究聚焦在从水中除去高浓度(通常高于1g/l)的漂浮烃上。这些研究主要针对解决因事故造成的石油或其他烃泄露的问题，而很少有研究涉及更有针对性地从水中净化烃、即处理含有少量的分散的或乳化的或溶解的烃的、但仍被污染的水。WangN.等人2014年2月14日在斯普林格(Springer)的环境科学与污染研究(Environ.Sci.Pollut.Res.)上在线发表的“Adsorptionofsolubleoilfromwatertographene”描述了从水中除去可溶性油的方法。该研究报告了使用通过氧化和热还原制备的石墨烯并在30分钟内达到吸附平衡。TakeuchiK.等人在水处理工程杂志(JournalofWaterProcessEngineering)8(2015)91-98的“Oilsorptionbyexfoliatedgraphitefromdiluteoil-wateremulsionforpracticalapplicationsinproducedwatertreatments”描述了使用膨化(exfoliated)石墨(EG)来处理发动机油和水的乳液。描述了各种类型的EG(包括氧化石墨)的使用，这些EG均具有小于50m2/g的比表面积、和等于5g/l或大于5g/l的表观密度。与未处理的EG相比，通过在空气中氧化处理制备的EG快速吸附油，并且在20分钟后将油浓度降低至初始浓度的五分之一(第94页，左栏，图3)。报告的数据显示，在搅拌5分钟后，100mg/l的油的初始浓度降至约15mg/l至10mg/l，并且在搅拌20至30分钟后获得仅约5mg/l的残余浓度(图3)。上述处理虽然有效，但还是需要相对长的时间来获得污染物的严格减少，因此对于工业用途不是最佳的。当处理大量污水时，处理时间是该方法实际可用性的关键因素。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供用于通过膨胀石墨处理含有分散的或乳化的或溶解的烃的水的方法，其中，所述烃以小于1g/l或等于1g/l的量存在，所述方法包括以下步骤：a)在容器中将所述膨胀石墨与含有烃的所述水混合，由此所述烃被所述膨胀石墨吸附，b)使含有吸附的所述烃的所述膨胀石墨从所述水中分离并在所述水的顶部形成膨胀石墨层，所述水含有所述石墨的残留物；c)从所述容器中排出含有所述石墨的残留物的所述水；其特征在于：i)所述膨胀石墨具有用本说明书中定义的方法测量的2g/l至小于5g/l的表观密度、用BET法测量的50m2/g至100m2/g的比表面积、和用本说明书中定义的方法测量的≥100的碳氧比(C:O)；ii)所述膨胀石墨相对于所述烃以直至1:30的重量比使用；iii)所述步骤a)的在所述容器中将所述膨胀石墨混合是通过安装在所述容器中并以大于800rpm的速度旋转的搅拌装置进行的；iv)所述步骤c)的从所述容器中排出含有所述石墨的残留物的所述水是通过从所述石墨层下面的区域抽出所述水并使所述水通过过滤系统进行的，从而从所述水中除去所述石墨的残留物。用以下方法测量膨胀石墨的表观密度：用电子称重秤测量容量为800ml的带刻度的塑料圆柱体。将圆柱体完全填满膨胀石墨，用抹刀除去任何多余的膨胀石墨。将圆柱体从秤上取下，并且通过将圆柱体底部在硬表面上敲击三次来压实石墨，在圆柱体顶部形成空的空间。将该空间填满更多的膨胀石墨，用抹刀除去任何多余的膨胀石墨。然后对填满的圆柱体称重。表观密度通过样品重量[g]/样品体积[0.8l]的比率确定。结果以g/l表示。根据本专利技术的优选方面，该方法用比表面积(SSA)为60m2/g至80m2/g的膨胀石墨实施。根据本专利技术的优选实施方案，该方法用碳/氧(C:O)比≥200的膨胀石墨实施。膨胀石墨相对于所述烃以直至1:30的重量比使用。这意味着膨胀石墨可以吸附高达30倍的石墨重量的量的烃。根据本专利技术的优选实施方案，该方法使用相对于所述烃直至1:20的重量比的膨胀石墨实施。该较低的重量比确保所有烃都被石墨有效地吸附。根据本专利技术的优选实施方案，该方法通过将所述膨胀石墨和所述水用旋转搅拌装置以高于1000rpm的速度混合来实施。在根据本专利技术的方法中，使用C/O比≥100、优选≥200的膨胀石墨。该比例是重要的，因为它定义了与构成石墨的碳结合的氧(即氧化石墨)的最大量。事实上，已经发现，当氧化石墨的量最小时，获得对于烃的最佳吸附性能。事实上，氧化石墨的极性使其更加亲水，并因此倾向于形成水分散体。另一方面，具有高C/O比的石墨是更疏水的和亲脂的，因此，当混合步骤完成时，已经发现具有高C/O比的石墨更有效地从水中分离。这有利于除去含有吸附的烃的石墨。通过由提供各种元素的重量百分比的元素分析仪(CHNS/O)进行的元素分析来测量石墨中的C/O比。通过将获得的关于物种C和O的原子量的值归一化并得到它们的比例来获得C/O比。具有适用于根据本专利技术的方法的特征的膨胀石墨由DirectaPlusSpA以商标销售。所述石墨通过使用层间石墨(intercalatedgraphite)的方法生产，所述层间石墨可以用本领域技术人员已知的方法制备或者可以在市场上购买。然后，层间石墨经历通过使横向尺寸≤500μm的层间石墨片经受1300℃至12000℃的温度小于2秒来进行的膨胀阶段。所述处理如专利EP2038209B1中描述的进行，即通过在GIC(石墨层间化合物)中优选通过电弧、微波炉或高频感应炉或烘箱产生热量以形成等离子体来进行。后一种处理是特别优选的，因为可以达到与高湍流相关的所期望的温度。在合适的容器中用适当的搅拌装置将膨胀石墨与被烃污染的水混合。优选使用旋转速度高于1000rpm的旋转搅拌装置，以确保石墨颗粒与水中存在的烃的滴状物(drop)或者烃层的良好接触。搅拌容器基本上由(如果需要的话，设有盖子的)圆柱形容器组成，搅拌器或叶轮通常以轴向位置设置在该圆柱形容器内。在搅拌容器的壁上，可以设置挡板，其目的是防止形成深漩涡和产生液体的刚性体运动，这会阻碍完美混合的状态。搅拌容器也可以设有轴向流式搅拌器或径向流式搅拌器。混合物可以通过搅拌器主要在轴向方向上移动(即沿着轴的旋转轴线移动)，或者主要在径向方向上移动(即垂直于轴的旋转轴线移动)。轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过膨胀石墨处理含有(分散的或乳化的或溶解的)烃的水的方法，其中，所述烃以小于1g/l或等于1g/l的量存在，所述方法包括以下步骤：a)在容器中将所述膨胀石墨与所述含有烃的水混合，由此所述烃被所述膨胀石墨吸附；b)使含有吸附的所述烃的所述膨胀石墨从所述水中分离并在所述水的顶部形成膨胀石墨层，所述水含有所述石墨的残留物；c)从所述容器中排出含有所述石墨的残留物的所述水；其特征在于：i)所述膨胀石墨用说明书中定义的方法测量的表观密度为2g/l至小于5g/l、用BET法测量的比表面积为50m2/g至100m2/g、以及用说明书中定义的方法测量的碳氧比(C:O)≥100；ii)所述膨胀石墨相对于所述烃以直至1:30的重量比使用；iii)所述步骤a)的在所述容器中将所述膨胀石墨混合是通过安装在所述容器中并以大于800rpm的速度旋转的搅拌装置进行的；iv)所述步骤c)的从所述容器中排出含有所述石墨的残留物的所述水是通过从所述石墨层下面的区域抽出所述水并使所述水通过过滤系统进行的，由此从所述水中除去所述石墨的残留物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.12 IT 1020160000851941.一种通过膨胀石墨处理含有(分散的或乳化的或溶解的)烃的水的方法，其中，所述烃以小于1g/l或等于1g/l的量存在，所述方法包括以下步骤：a)在容器中将所述膨胀石墨与所述含有烃的水混合，由此所述烃被所述膨胀石墨吸附；b)使含有吸附的所述烃的所述膨胀石墨从所述水中分离并在所述水的顶部形成膨胀石墨层，所述水含有所述石墨的残留物；c)从所述容器中排出含有所述石墨的残留物的所述水；其特征在于：i)所述膨胀石墨用说明书中定义的方法测量的表观密度为2g/l至小于5g/l、用BET法测量的比表面积为50m2/g至100m2/g、以及用说明书中定义的方法测量的碳氧比(C:O)≥100；ii)所述膨胀石墨相对于所述烃以直至1:30的重量比使用；iii)所述步骤a)的在所述容器中将所述膨胀石墨混合是通过安装在所述容器中并以大于800rpm的速度旋转的搅拌装置进行的；iv)所述步骤c)的从所述容器中排出含有所述石墨的残留物的所述水是通过从所述石墨层下面的区域抽出所述水并使所述水通过过滤系统进行的，由此从所述水中除去所述石墨的残留物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)的将所述膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱里奥·切萨雷，安娜丽萨·波拉，劳拉·乔治亚·瑞泽，
申请(专利权)人：迪热克塔普拉斯股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT