本發(fā)明涉及水凈化領域，尤其涉及一種油污水凈化處理方法。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發(fā)展，目前，生活用水量和工業(yè)用水量都在逐年遞增，隨之排出的廢水量也在不斷增加。在這些廢水中，大多都含有油污。為了保護日益被破壞的環(huán)境，在對這些油污水進行排放前，必須進行凈化處理。現有的油污水凈化方法主要有絮凝法、物理吸附法、微生物降解法等。其中絮凝法的應用較為廣泛。
如申請?zhí)枮?01310366271.4的中國專利公開了一種油污水凈化劑及其制備方法，該油污水凈化劑以質量份計含有以下成分：聚合氯化鋁15～30份，陰離子聚丙烯酰胺5～12份，石灰7～16份，次氯酸鈉3～10份，木質素磺酸鈉3～8份，磷酸氫二銨3～7份，苯磺酸鈉5～15份。該發(fā)明提供的油污水凈化劑具有很強的絮凝作用，并且具有良好的殺菌效果。
如申請?zhí)枮?01410380852.8的中國專利公開了一種稠油污水處理混凝劑，包括有以下重量百分比的組分：15.0～25.0%的聚合氯化鋁，5.0～10.0%的聚硅硫酸鋅，0.5～1.0%的聚二甲基二烯丙基氯化銨和5.0～10.0%的3.0G聚酰胺-胺。其制法為：按重量百分比，先將聚合氯化鋁和聚硅硫酸鋅加入水中，溶解完全后加入聚二甲基二烯丙基氯化銨和3.0G聚酰胺-胺，攪拌均勻，調節(jié)pH值至3.0～5.0，得到稠油污水處理混凝劑。其優(yōu)點是：用量少，價格低廉，且適用于多功能旋流反應器的處理工藝；兼具反相破乳和凈水作用，對稠油高溫污水具有良好的凈化效果；其制備方法簡單易行。
上述通過絮凝法凈化油污水的方法雖然在一定程度上能夠將油污從水中去除，但是其去油效率相對較低，絮凝后絮狀物質在過濾后仍容易殘留在水體中；且在凈化時需要在水中添加各種溶于水其而不易回收的化學試劑，在去油的同時容易造成二次污染。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種去油效率高，無需對凈化劑進行回收，且不會對水體造成二次污染的油污水凈化處理方法。
本發(fā)明的具體技術方案為：一種油污水凈化處理方法，包括以下步驟：
1）將油污水靜置，并通過濾網去除顆粒狀雜質。
先對油污水靜置、過濾；一方面能夠除去顆粒狀雜質以凈化水質，另一方面能夠顆粒狀雜質的去除有利于后續(xù)步驟中的泡沫分離以及油水分離：在泡沫分離中若有大量顆粒雜質的存在，會影響油污水的起泡性，從而導致無法對油污水中的乳化劑進行分離；而在油水分離中，若油污水存在大量顆粒雜質，會對填料造成堵塞，不僅影響填料的吸油效果，而且會降低填料的透過性，導致出水速度降低。
2）將經步驟1）處理后的油污水裝載于泡沫分離塔中進行鼓泡處理，并分離泡沫層，取下層油污水。
由于油污水中通常含有大量各種的乳化劑，這些具有表面活性的乳化劑長時間存在與水體中，使得油污水形成了較為穩(wěn)定的水包油乳化液，若直接實用油水分離塔中的填料對其進行吸油，由于油水一體，吸附效率較低。為了解決這一技術問題，本發(fā)明在對油污水除去顆粒狀雜質后，再對其進行泡沫分離。由于乳化劑具有很強的表面活性，當液體產生氣泡后，乳化劑會集中于氣液界面（泡沫表面）上，若對泡沫進行收集，能夠有效降低油污水中乳化劑的含量，從而油污水的乳化性能大大降低，水包油體系瓦解，油相與水相分離，最后再使用填料對油污水進行吸油，凈化效率得到大幅提高。
3）將經步驟2）處理后的油污水通入油水分離塔內進行油水分離；所述油水分離塔采用復合氣凝膠作為填料。
對除去乳化劑后的油污水進行油水分離，由于油水分離度高，利用物理吸附的方法進行吸油，不僅不會對水體造成二次污染，而且凈化效果好，效率高。
所述復合氣凝膠的制備過程包括：將鈦酸丁酯、碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管、無水乙醇、甲苯按質量比1: 0.1-0.2: 0.1-0.2: 0.1-0.2:10-30:0.01-0.03進行混合，制得溶液A；將無水乙醇、0.5-1.5mol/L的冰醋酸與水按質量比10-20:4-6:1進行混合，制得溶液B；對溶液A在50-60℃下進行超聲波振蕩處理，將溶液B滴加到2倍質量的溶液A中；攪拌1-2h后制得溶膠液；將溶膠液在室溫下老化24-48h，接著向溶膠液中添加無水乙醇進行溶劑置換24-48h，然后再向溶膠液中添加正己烷進行溶劑置換24-48h，分離除去正己烷，得到濕凝膠，用有機硅化合物與正己烷的混合溶液對濕凝膠進行疏水改性，最后經過干燥后制得復合氣凝膠。
氣凝膠是目前為止世界上發(fā)現的密度最小的材料，且具有超高的孔隙率，其中二氧化硅氣凝膠的應用最為廣泛。氣凝膠的制備過程一般分為溶膠制備，凝膠制備以及干燥步驟。在制得凝膠后，凝膠中含有大量孔隙以及三維網絡結構，在凝膠狀態(tài)下，由于有液體的填充支撐，其結構較為穩(wěn)定。但是在凝膠干燥為氣凝膠的過程中，由于液體的流失，而凝膠的骨架強度不高，容易坍塌，不容易成形，導致成為氣凝膠后其孔隙率下降。
本發(fā)明制備的復合氣凝膠，采用碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管等作為基體材料，碳納米管為納米尺寸的管狀材料，埃洛石納米纖維管為納米尺寸的無機硅酸鹽中空纖維管，水鎂石纖維也具有納米尺寸，上述材料與二氧化鈦進行復合后，在凝膠狀態(tài)下能夠對三維網絡結構起到支撐作用，在干燥過程中，使得其結構不坍塌，保證了孔隙率，且碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管都具有耐高溫性，在干燥過程中穩(wěn)定性強，同時制備成復合氣凝膠后，能夠大幅地提高氣凝膠的強度。
此外，由于碳納米管、埃洛石納米纖維管自身也具有中空結構，與二氧化鈦復合后，能夠形成復雜的網絡狀交聯結構，并不會過多降低復合氣凝膠的孔隙率，且由于碳納米管、埃洛石納米纖維管的孔隙是自身結構所特有的，并不是后期通過交聯所得，因此穩(wěn)定性更高，強度更高。
由于普通氣凝膠材料是具有較好的親水性的，因此用作吸油材料時不能很好發(fā)揮作用，因此本發(fā)明對復合氣凝膠材料進行了疏水改性，能夠提高去油效率。
在復合氣凝膠填料吸油達到飽和狀態(tài)后，由于二氧化鈦具有高效的光催化性，只需對復合氣凝膠填料進行紫外光輻照，就能夠對油進行降解。
進一步地，在步驟2）進行鼓泡時，對泡沫分離塔的底部進行鼓氣，從泡沫分離塔的頂部收集泡沫；其中，對應于每立方米的水，鼓氣速率為20-40L/min。在此條件下進行泡沫分離，氣泡效果好，且分離度更高。
進一步地，在步驟2）進行鼓泡時，油污水水溫為25-35℃，泡沫分離塔內油污水的裝載高度與泡沫分離塔的內徑比為10-20:1。在此條件下進行泡沫分離，氣泡效果好，且分離度更高。
進一步地，步驟3）中油污水在油水分離塔每平方米截面積的填料中的流速為800-1200L/min。
進一步地，在制備復合氣凝膠的過程中，將溶液A滴加到溶液B中時，同時向溶液A中添加質量為溶液A的0.02-0.03倍的碳酸氫鈉。碳酸氫鈉的作用與甲苯一樣，是作為致孔劑，但是兩者的致孔原理不同，相互配合能夠制成的不同類型的孔，因此本復合氣凝膠中含有三種不同成因的孔隙：氣凝膠交聯形成的孔隙、碳納米管、埃洛石納米纖維管自身的管狀孔、致孔劑制成的孔，這三種孔隙尺寸不一，因此能夠形成尺寸差異化，對于不同的油污，各自的吸附效率也不同，因此能夠提高復合氣凝膠的整體吸油效果。
進一步地，所述碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管分別經過活化處理：將碳納米管或水鎂石纖維或埃洛石納米纖維管浸漬于150-250倍質量的10wt%鹽酸溶液中，并在50-60℃溫度下進行水浴振蕩1-2h；將碳納米管或水鎂石纖維或埃洛石納米纖維管取出并洗凈后，在400-500℃的溫度下煅燒2-5h。經過活化后的碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管不僅擁有更高的強度，且碳納米管和埃洛石納米纖維管具有更好的吸附活性。
進一步地，所述碳納米管、埃洛石納米纖維管的粒徑為400-800nm。
進一步地，溶液B向溶液A的滴加速度0.5-1.5mL/s。需要嚴格控制溶液B的滴加速度，該速度下形成溶膠能夠形成高交聯度的網絡狀結構，在保證孔隙率的前提下提高強度。
進一步地，在疏水改性過程中，所述有機硅化合物與正己烷的混合溶液中，有機硅化合物與正己烷的體積比為1-2:5，且有機硅化合物與正己烷的混合溶液與濕凝膠的質量比為100:10-20；改性溫度為50-60℃，改性時間36-50h。
進一步地，所述有機硅化合物選自六甲基二硅氧烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅胺烷、甲基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷。
與現有技術對比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法去油效率高，無需對凈化劑進行回收，且不會對水體造成二次污染。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
實施例1
一種油污水凈化處理方法，包括以下步驟：
1）將油污水靜置，并通過濾網去除顆粒狀雜質。
2）將經步驟1）處理后的油污水裝載于泡沫分離塔中，對泡沫分離塔的底部進行鼓氣，從泡沫分離塔的頂部分離泡沫，取下層油污水。其中，對應于每立方米的水，鼓氣速率為30L/min。油污水水溫為30℃，泡沫分離塔內油污水的裝載高度與泡沫分離塔的內徑比為15:1。
3）將經步驟2）處理后的油污水通入油水分離塔內進行油水分離。所述油水分離塔采用復合氣凝膠作為填料。其中，油污水在油水分離塔每平方米截面積的填料中的流速為1000L/min。
所述復合氣凝膠的制備過程包括：
將鈦酸丁酯、碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管、無水乙醇、甲苯按質量比1: 0.15: 0.15: 0.15:20:0.02進行混合，制得溶液A；將無水乙醇、1mol/L的冰醋酸與水按質量比15:5:1進行混合，制得溶液B；對溶液A在55℃下進行超聲波振蕩處理，將溶液B以1mL/s的速度滴加到2倍質量的溶液A中；同時向溶液A中添加質量為溶液A的0.025倍的碳酸氫鈉，攪拌1.5h后制得溶膠液。所述碳納米管、埃洛石納米纖維管的粒徑為400-800nm
將溶膠液在室溫下老化36h，接著向溶膠液中添加無水乙醇進行溶劑置換36h，然后再向溶膠液中添加正己烷進行溶劑置換36h，分離除去正己烷，得到濕凝膠。用有機硅化合物與正己烷的混合溶液對濕凝膠進行疏水改性，所述有機硅化合物與正己烷的混合溶液中，有機硅化合物與正己烷的體積比為1.5:5，且有機硅化合物與正己烷的混合溶液與濕凝膠的質量比為100:15；改性溫度為55℃，改性時間43h。所述有機硅化合物為六甲基二硅氧烷。
最后經過干燥后制得復合氣凝膠。
實施例2
一種油污水凈化處理方法，包括以下步驟：
1）將油污水靜置，并通過濾網去除顆粒狀雜質。
2）將經步驟1）處理后的油污水裝載于泡沫分離塔中，對泡沫分離塔的底部進行鼓氣，從泡沫分離塔的頂部分離泡沫，取下層油污水。其中，對應于每立方米的水，鼓氣速率為20L/min。油污水水溫為25℃，泡沫分離塔內油污水的裝載高度與泡沫分離塔的內徑比為10:1。
3）將經步驟2）處理后的油污水通入油水分離塔內進行油水分離。所述油水分離塔采用復合氣凝膠作為填料。其中，油污水在油水分離塔每平方米截面積的填料中的流速為800L/min。
所述復合氣凝膠的制備過程包括：
將碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管分別浸漬于200倍質量的10wt%鹽酸溶液中，并在55℃溫度下進行水浴振蕩1.5h；將碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管分別取出并洗凈后，在450℃的溫度下煅燒3.5h。所述碳納米管、埃洛石納米纖維管的粒徑為400-800nm
將鈦酸丁酯、碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管、無水乙醇、甲苯按質量比1: 0.1: 0.1: 0.1:10:0.01進行混合，制得溶液A；將無水乙醇、0.5mol/L的冰醋酸與水按質量比10:4:1進行混合，制得溶液B；對溶液A在50℃下進行超聲波振蕩處理，將溶液B以0.5mL/s的速度滴加到2倍質量的溶液A中；同時向溶液A中添加質量為溶液A的0.02倍的碳酸氫鈉，攪拌1h后制得溶膠液。
將溶膠液在室溫下老化24h，接著向溶膠液中添加無水乙醇進行溶劑置換24h，然后再向溶膠液中添加正己烷進行溶劑置換24h，分離除去正己烷，得到濕凝膠。用有機硅化合物與正己烷的混合溶液對濕凝膠進行疏水改性，所述有機硅化合物與正己烷的混合溶液中，有機硅化合物與正己烷的體積比為1:5，且有機硅化合物與正己烷的混合溶液與濕凝膠的質量比為100:10；改性溫度為50℃，改性時間50h。所述有機硅化合物為六甲基二硅氮烷。
最后經過干燥后制得復合氣凝膠。
實施例3
一種油污水凈化處理方法，包括以下步驟：
1）將油污水靜置，并通過濾網去除顆粒狀雜質。
2）將經步驟1）處理后的油污水裝載于泡沫分離塔中，對泡沫分離塔的底部進行鼓氣，從泡沫分離塔的頂部分離泡沫，取下層油污水。其中，對應于每立方米的水，鼓氣速率為40L/min。油污水水溫為35℃，泡沫分離塔內油污水的裝載高度與泡沫分離塔的內徑比為20:1。
3）將經步驟2）處理后的油污水通入油水分離塔內進行油水分離。所述油水分離塔采用復合氣凝膠作為填料。其中，油污水在油水分離塔每平方米截面積的填料中的流速為1200L/min。
所述復合氣凝膠的制備過程包括：
將碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管分別浸漬于250倍質量的10wt%鹽酸溶液中，并在60℃溫度下進行水浴振蕩1h；將碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管分別取出并洗凈后，在500℃的溫度下煅燒2h。所述碳納米管、埃洛石納米纖維管的粒徑為400-800nm
將鈦酸丁酯、碳納米管、水鎂石纖維、埃洛石納米纖維管、無水乙醇、甲苯按質量比1: 0.2: 0.2: 0.2: 30: 0.03進行混合，制得溶液A；將無水乙醇、1.5mol/L的冰醋酸與水按質量比20: 6:1進行混合，制得溶液B；對溶液A在60℃下進行超聲波振蕩處理，將溶液B以1.5mL/s的速度滴加到2倍質量的溶液A中；同時向溶液A中添加質量為溶液A的0.03倍的碳酸氫鈉，攪拌2h后制得溶膠液。
將溶膠液在室溫下老化48h，接著向溶膠液中添加無水乙醇進行溶劑置換48h，然后再向溶膠液中添加正己烷進行溶劑置換48h，分離除去正己烷，得到濕凝膠。用有機硅化合物與正己烷的混合溶液對濕凝膠進行疏水改性，所述有機硅化合物與正己烷的混合溶液中，有機硅化合物與正己烷的體積比為2:5，且有機硅化合物與正己烷的混合溶液與濕凝膠的質量比為100: 20；改性溫度為60℃，改性時間36h。所述有機硅化合物為甲基三甲氧基硅烷。
最后經過干燥后制得復合氣凝膠。
實施例1-3制得的復合氣凝膠填料，其孔隙率能夠達到92-96%，比表面積達到500-600 m2/g，密度達到3.5-4.5kg/m3。實施例1-3所述方法對油污水進行凈化后，凈化后水質含油量能夠控制在2.8mg/L以內。
本發(fā)明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發(fā)明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規(guī)方法。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。