一种多金属催化氧化填料及其制备方法和应用与流程

1.本发明具体涉及油田污水处理领域，特别涉及一种多金属催化氧化填料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.海上油田高盐水基钻井液/钻屑经过筛分、离心或板框压滤后会产生大量废液，而由于在钻井时会加入大量化学药剂和聚合物，导致这些废液具有乳化程度高、药剂含量高以及cod高等特点，同时含有大量难降解的大分子有机物，结构稳定，难以氧化降解。
3.目前，对于海上油田高盐水基钻井液/钻屑处置后废液的处理方式通常为芬顿或类芬顿氧化法，但该方法需要消耗大量硫酸、铁盐和双氧水，药剂成本高，同时该工艺劳动强度大，产生污泥中含有大量药剂，增加了后续污泥的处理难度。
4.多金属催化氧化填料，通过通入充足的空气、利用氧气对钻井液进行氧化，降低了废液的氧化势能，提高了还原势能，实现了对废液的氧化降解。同时，多金属催化氧化反应可以在弱酸条件下(ph＝5～7)进行，能够实现对废液进行长时间氧化反应，高效破坏废液的稳定结构，降低处置难度及后续单元运转负荷。与传统的芬顿氧化工艺相比，可以大幅度降低了酸的用量，吨水处置成本仅为芬顿处理的30％，同时具有操作安全、稳定性好的特点。因此，研制高性能的多金属催化氧化填料是处理含难降解高分子有机污染物较多废液发展的现实需求，具有良好的应用前景。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的提供一种多金属催化氧化填料，其可以降低海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液中的氧化势能，提高了还原势能，氧化物的去除率大于50％。
6.为实现上述目的，本发明提供一种多金属催化氧化填料，由以下质量份组成：
7.多金属合金粉60～80份；
8.碳10～30份；
9.造孔剂0.5～1.5份；
10.粘合剂0.1～1份；
11.去离子水5～20份；
12.其中，所述多金属合金粉由以下质量份组成：
13.铁粉70～80份；
14.银0.1～0.5份；
15.铜5～15份；
16.钯0.5～1份；
17.钛5～15份。
18.优选的是，由以下质量份组成：
19.多金属合金粉70份；
20.碳20份；
21.造孔剂1份；
22.粘合剂0.5份；
23.去离子水8.5份；
24.其中，所述多金属合金粉由以下质量份组成：
25.铁粉75份；
26.银0.3份；
27.铜10份；
28.钯0.7份；
29.钛14份。
30.优选的是，所述为碳为木炭、焦炭和活性炭中的任意一种。
31.优选的是，所述的造孔剂为碳酸铵、碳酸氢铵和氯化铵中的任意一种。
32.优选的是，所述粘合剂为聚氨酯、聚苯乙烯酸酯、聚丙烯酸酯中的任意一种。
33.优选的是，所述铁粉的粒径为50-120目。
34.一种上述任一项所述多金属催化氧化填料的制备方法，包括以下步骤：
35.a、按照如下质量份称取铁粉70～80份、银0.1～0.5份、铜5～15份、钯0.5～1份和钛5～15份，所述铁粉的粒径为50-120目；
36.b、将称取的铁粉、银、铜、钯和钛放入搅拌球磨设备内，球磨制备得到多金属合金粉，所述多金属合金粉的粒径为40-150目；
37.c、按照如下质量份称取多金属合金粉60～80份、碳10～30份、造孔剂0.5～1.5份、粘合剂0.1～1份和去离子水5～20份并混匀，然后加入磨具中，压实后然后经切割、造粒和抛光后生成生料球；
38.d、再将生料球放入等离子体熔融炉中进行高温熔融，温度为600～1700℃，熔融时间为1.5～2.5h，得到所述多金属催化氧化填料。
39.优选的是，步骤c中，所述为碳为木炭、焦炭和活性炭中的任意一种；所述的造孔剂为碳酸铵、碳酸氢铵和氯化铵中的任意一种；所述粘合剂为聚氨酯、聚苯乙烯酸酯、聚丙烯酸酯中的任意一种。
40.优选的是，在步骤c中，所述生料球半径范围为15～25mm。
41.一种上述任一项所述的多金属催化氧化填料的应用方法：向净化池中加入池体体积20～30％的多金属催化氧化填料，注入海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液，然后在ph为5～7下，曝气反应10～15h。
42.本发明的有益效果是：可以降低海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液中的氧化势能，提高了还原势能，氧化物的去除率大于50％。
附图说明
43.图1是本发现实施例1-5的制备的多金属催化氧化填料净化后废水的cod去除率柱状图。
44.图2是本发现实施例1-5的制备的多金属催化氧化填料净化后废水的浊度柱状图。
具体实施方式
45.下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
46.实施例1
47.一种多金属催化氧化填料，由以下质量份组成：多金属合金粉70份；木炭20份；碳酸铵1份；聚氨酯0.5份；去离子水8.5份；其中，所述多金属合金粉由以下质量份组成：铁粉75份；银0.3份；铜10份；钯0.7份；钛14份。
48.本实施例多金属催化氧化填料的制备方法，包括以下步骤：
49.a、按照如下质量份称取铁粉75份、银0.3份、铜10份、钯0.7份和钛14份，所述铁粉的粒径为100目；
50.b、将称取的铁粉、银、铜、钯和钛放入搅拌球磨设备内，球磨制备得到多金属合金粉，所述多金属合金粉的粒径为120目；
51.c、按照如下质量份称取多金属合金粉70份、木炭20份、碳酸铵1份、粘合剂0.5份和去离子水8.5份并混匀，然后加入磨具中，压实后然后经切割、造粒和抛光后生成生料球，所述生料球半径范围为20mm；
52.d、再将生料球放入等离子体熔融炉中进行高温熔融，温度为1400℃，熔融时间为2h，得到所述多金属催化氧化填料。
53.本实施例多金属催化氧化填料的应用方法：
54.向净化池中加入池体体积25％的多金属催化氧化填料，注入海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液，然后在ph为6下，曝气反应10h。
55.实施例2
56.一种多金属催化氧化填料，由以下质量份组成：多金属合金粉60份；焦碳30份；碳酸氢铵0.5份；聚乙烯酸酯1份；去离子水8.5份；其中，所述多金属合金粉由以下质量份组成：铁粉70份；银0.5份；铜15份；钯0.5份；钛14份。
57.本实施例多金属催化氧化填料的制备方法，包括以下步骤：
58.a、按照如下质量份称取铁粉70份；银0.5份；铜15份；钯0.5份；钛14份，所述铁粉的粒径为50目；
59.b、将称取的铁粉、银、铜、钯和钛放入搅拌球磨设备内，球磨制备得到多金属合金粉，所述多金属合金粉的粒径为40目；
60.c、按照如下质量份称取多金属合金粉60份；焦碳30份；碳酸氢铵0.5份；聚乙烯酸酯1份；去离子水8.5份并混匀，然后加入磨具中，压实后然后经切割、造粒和抛光后生成生料球，所述生料球半径范围为25mm；
61.d、再将生料球放入等离子体熔融炉中进行高温熔融，温度为1700℃，熔融时间为1.5h，得到所述多金属催化氧化填料。
62.本实施例多金属催化氧化填料的应用方法：
63.向净化池中加入池体体积30％的多金属催化氧化填料，注入海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液，然后在ph为5下，曝气反应11h。
64.实施例3
65.一种多金属催化氧化填料，由以下质量份组成：多金属合金粉80份；活性炭10份；
氯化铵1份；聚丙烯酸酯0.5份；去离子水8.5份；其中，所述多金属合金粉由以下质量份组成：铁粉80份；银0.1份；铜5份；钯1份；钛13.9份。
66.本实施例多金属催化氧化填料的制备方法，包括以下步骤：
67.a、按照如下质量份称取：铁粉80份；银0.1份；铜5份；钯1份；钛13.9份，所述铁粉的粒径为120目；
68.b、将称取的铁粉、银、铜、钯和钛放入搅拌球磨设备内，球磨制备得到多金属合金粉，所述多金属合金粉的粒径为150目；
69.c、按照如下质量份称取多金属合金粉80份；活性炭10份；氯化铵1份；聚丙烯酸酯0.5份；去离子水8.5份并混匀，然后加入磨具中，压实后然后经切割、造粒和抛光后生成生料球，所述生料球半径范围为15mm；
70.d、再将生料球放入等离子体熔融炉中进行高温熔融，温度为600℃，熔融时间为2.5h，得到所述多金属催化氧化填料。
71.本实施例多金属催化氧化填料的应用方法：
72.向净化池中加入池体体积20％的多金属催化氧化填料，注入海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液，然后在ph为7下，曝气反应12h。
73.实施例4
74.一种多金属催化氧化填料，由以下质量份组成：多金属合金粉63.5份；木炭15份；碳酸铵1份；聚氨酯0.5份；去离子水20份；其中，所述多金属合金粉由以下质量份组成：铁粉74份；银0.3份；铜10份；钯0.7份；钛15份。
75.本实施例多金属催化氧化填料的制备方法，包括以下步骤：
76.a、按照如下质量份称取铁粉74份；银0.3份；铜10份；钯0.7份；钛15份，所述铁粉的粒径为80目；
77.b、将称取的铁粉、银、铜、钯和钛放入搅拌球磨设备内，球磨制备得到多金属合金粉，所述多金属合金粉的粒径为60目；
78.c、按照如下质量份称取多金属合金粉63.5份；木炭15份；碳酸铵1份；聚氨酯0.5份；去离子水20份并混匀，然后加入磨具中，压实后然后经切割、造粒和抛光后生成生料球，所述生料球半径范围为22mm；
79.d、再将生料球放入等离子体熔融炉中进行高温熔融，温度为1500℃，熔融时间为2.2h，得到所述多金属催化氧化填料。
80.本实施例多金属催化氧化填料的应用方法：
81.向净化池中加入池体体积23％的多金属催化氧化填料，注入海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液，然后在ph为6.5下，曝气反应13h。
82.实施例5
83.一种多金属催化氧化填料，由以下质量份组成：多金属合金粉65.5份；木炭28份；碳酸铵1份；聚氨酯0.5份；去离子水5份；其中，所述多金属合金粉由以下质量份组成：铁粉79.8份；银0.4份；铜14份；钯0.8份；钛5份。
84.本实施例多金属催化氧化填料的制备方法，包括以下步骤：
85.a、按照如下质量份称取铁粉79.8份；银0.4份；铜14份；钯0.8份；钛5份，所述铁粉的粒径为110目；
86.b、将称取的铁粉、银、铜、钯和钛放入搅拌球磨设备内，球磨制备得到多金属合金粉，所述多金属合金粉的粒径为100目；
87.c、按照如下质量份称取多金属合金粉65.5份；木炭28份；碳酸铵1份；聚氨酯0.5份；去离子水5份并混匀，然后加入磨具中，压实后然后经切割、造粒和抛光后生成生料球，所述生料球半径范围为18mm；
88.d、再将生料球放入等离子体熔融炉中进行高温熔融，温度为900℃，熔融时间为2.4h，得到所述多金属催化氧化填料。
89.本实施例多金属催化氧化填料的应用方法：
90.向净化池中加入池体体积28％的多金属催化氧化填料，注入海上油田高盐水基钻井液或钻屑处置后废液，然后在ph为5.5下，曝气反应15h。
91.数据分析
92.以某海上油田固废处置厂催化池废液为处理对象，分别加入实施例1-5制备的高效多金属催化氧化填料，以厂区正常工艺(芬顿氧化)为对照组，反应处理后出水cod和浊度，各检测结果见表1。
93.表1
[0094] cod去除率浊度实施例154.26189实施例255.67174实施例354.89194实施例454.63192实施例555.41182芬顿氧化32.45345
[0095]
根据表1得图1和图2。
[0096]
由此可见，经过本发明一种多金属催化氧化填料处理后的废水，具有良好的cod的去除率和较低的浊度。
[0097]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。