论文部分内容阅读
石油开采、储运、炼制等各方面都会产生含油污泥，其成分十分复杂。如果只采用单一的机械分离方法处理污泥，难以达到预计的处理效果。因芬顿反应具有反应快、应用范围广等优势，在污水处理等领域受到广泛关注。但芬顿反应只能在强酸性条件下表现出较强性能，且反应后易产生大量铁泥等限制其工业中应用。基于此，本文开发出中性条件下具有高催化性能的非均相类芬顿催化体系，将其应用于含油污泥破乳研究，实现含油污泥的“资源化、无害化、减量化”三化处理，具体研究内容如下：
（1）测定原始含油污泥的全组分组成，包括污泥中油、水、泥三相的测定，测定结果为含固率7.40%，含油率6.33%，含水率86.32%。再对三相中每一相进行测定，包括水相中阴阳离子浓度、油相中四组分含量和泥相中矿物质组成。
（2）通过蒸发诱导自组装的方法合成一系列不同金属掺杂介孔氧化铝催化剂（Cu-γ-Al2O3、Mn-γ-Al2O3、Ni-γ-Al2O3、Cu/Mn-γ-Al2O3、Cu/Ni-γ-Al2O3），采取XRD、IR、SEM、BET、XPS的不同表征方法对催化剂的结构进行考察。其结果表明：活性金属掺杂后，仍然保持γ-Al2O3原有介孔结构，其活性金属以Cu+、Mn2+、Ni2+的低价态形式、M-O-Al的成键方式，掺杂于尖晶石结构的γ-Al2O3晶格结构中。
（3）将合成的不同金属掺杂介孔氧化铝催化剂与H2O2共同构成非均相类芬顿体系对含油污泥进行处理。当pH为7，催化剂投加量为3.0g/L，双氧水浓度为0.8mol/L，反应温度为30℃，Cu/Mn-γ-Al2O3和H2O2构成类芬顿体系对含油污泥的处理效果最好，含油污泥的含液率从86.32%下降至63.7%，COD含量下降了76.5%，且油类物质的回收率可达36.33%，其归因于催化剂双金属之间的协同作用。调制后油水泥三相易分离，油品易回收，有害物减少，实现了含油污泥的“减量化、无害化、资源化”处理。
（4）通过对含油污泥固体颗粒粒径、三相接触角、油水界面张力和乳液Zeta电位等微观表界面性质分析，发现处理后油水界面张力和接触角增大、Zeta电位降低、固体颗粒粒径减小，导致含油污泥乳化程度降低，利于含油污泥分离。基于此，对含油污泥乳化结构的稳定机理、破乳机理以及类芬顿体系在污泥表界面上作用的氧化机理进行深入讨论。机理研究表明，新型类芬顿体系产生的·OH打破了乳液界面膜的空间结构，同时破坏了膜与膜之间的空间位阻，降低了乳状液稳定性，从而实现乳状液的破乳分离。
（1）测定原始含油污泥的全组分组成，包括污泥中油、水、泥三相的测定，测定结果为含固率7.40%，含油率6.33%，含水率86.32%。再对三相中每一相进行测定，包括水相中阴阳离子浓度、油相中四组分含量和泥相中矿物质组成。
（2）通过蒸发诱导自组装的方法合成一系列不同金属掺杂介孔氧化铝催化剂（Cu-γ-Al2O3、Mn-γ-Al2O3、Ni-γ-Al2O3、Cu/Mn-γ-Al2O3、Cu/Ni-γ-Al2O3），采取XRD、IR、SEM、BET、XPS的不同表征方法对催化剂的结构进行考察。其结果表明：活性金属掺杂后，仍然保持γ-Al2O3原有介孔结构，其活性金属以Cu+、Mn2+、Ni2+的低价态形式、M-O-Al的成键方式，掺杂于尖晶石结构的γ-Al2O3晶格结构中。
（3）将合成的不同金属掺杂介孔氧化铝催化剂与H2O2共同构成非均相类芬顿体系对含油污泥进行处理。当pH为7，催化剂投加量为3.0g/L，双氧水浓度为0.8mol/L，反应温度为30℃，Cu/Mn-γ-Al2O3和H2O2构成类芬顿体系对含油污泥的处理效果最好，含油污泥的含液率从86.32%下降至63.7%，COD含量下降了76.5%，且油类物质的回收率可达36.33%，其归因于催化剂双金属之间的协同作用。调制后油水泥三相易分离，油品易回收，有害物减少，实现了含油污泥的“减量化、无害化、资源化”处理。
（4）通过对含油污泥固体颗粒粒径、三相接触角、油水界面张力和乳液Zeta电位等微观表界面性质分析，发现处理后油水界面张力和接触角增大、Zeta电位降低、固体颗粒粒径减小，导致含油污泥乳化程度降低，利于含油污泥分离。基于此，对含油污泥乳化结构的稳定机理、破乳机理以及类芬顿体系在污泥表界面上作用的氧化机理进行深入讨论。机理研究表明，新型类芬顿体系产生的·OH打破了乳液界面膜的空间结构，同时破坏了膜与膜之间的空间位阻，降低了乳状液稳定性，从而实现乳状液的破乳分离。