[发明专利]通过膨胀石墨处理含有烃的水的方法

说明书

通过表观密度为2g/l至小于5g/l、比表面积为50m²/g至100m²/g、碳/氧比(C:O)≥100的膨胀石墨处理含有少量(分散的或溶解的或乳化的)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。膨胀石墨在短时间内与被烃污染的水剧烈混合，并在处理结束时容易地分离。

技术领域

本发明涉及通过膨胀石墨处理含有烃的水的方法。更具体地，本发明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。

背景技术

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。

Wang N.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“Adsorption of soluble oil from water tographene”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。

Takeuchi K.等人在水处理工程杂志(Journal of Water Process Engineering)8(2015)91-98的“Oil sorption by exfoliated graphite from dilute oil-wateremulsion for practical applications in produced water treatments”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。

发明内容

因此，本发明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；