一种利用铈催化净化煤泥水的方法

1.本发明涉及煤泥水净化技术领域，尤其是一种利用铈催化净化煤泥水的方法。


背景技术：

2.洗煤的目的在于根据煤与无燃烧价值的煤矸石等杂质密度差异，用水力分离出杂质，提高洗后精煤的发热量，减少燃烧时不燃杂质带走的热量，提高热效率，减少能源浪费，减轻运输量。洗下去的水如果不处理则污染很大，经处理后绝大部分可以重复用于洗煤。
3.原煤洗选流程中的浮选工艺需要加入大量的化学药剂，原煤细颗粒中存在一些有害的重金属元素，在洗选流程中，各种有害物质混合形成悬浮物。悬浮物的主要成分是粒径超细的煤粒和粘土类颗粒，这些悬浮物进入水域后会影响水域的透光性，减弱水中植物的光合作用，从而导致水中氧含量不足，导致鱼类呼吸困难，致使鱼类大量死亡。悬浮物破坏水中生态平衡的同时，水中植物和鱼类的尸体无法正常循环处理，导致水体恶臭，恶性循环。
4.煤泥水中溶解污染物大部分是有机物，如：乙基乙酯、煤油、辛醇等。而现有煤泥水处理率低，治理成本高，工艺复杂。


技术实现要素：

5.本发明提供一种利用铈催化净化煤泥水的方法，用于克服现有技术中煤泥水处理率低，治理成本高，工艺复杂等缺陷。
6.为实现上述目的，本发明提出一种利用铈催化净化煤泥水的方法，包括以下步骤：
7.s1：取煤泥水，并向煤泥水中加入含ce
3+
的溶液；
8.s2：利用碱液调节经过步骤s1的溶液的ph值为4.5～7；
9.s3：向经过步骤s2的溶液中加入双氧水溶液；
10.s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，以净化煤泥水。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果有：
12.本发明提供的利用铈催化净化煤泥水的方法，利用铈基催化剂，在铈基催化剂的催化作用下双氧水分解为具有极强氧化性的羟基自由基
·
oh和游离氧
·
o，利用该羟基自由基
·
oh和游离氧
·
o将煤泥水中的有机物氧化分解以实现净化煤泥水的目的。同时，超声波的空化作用使煤泥水中产生大量纳米气泡，进而显著提高煤泥水的净化效率。本发明提供的方法不仅净化效率高，而且治理成本低，工艺过程简单，净化效果好(现有方法中codcr的去除率只能达到76％左右，而本发明的方法codcr的去除率能到达90％左右)。codcr是采用重铬酸钾k2cr2o7作为氧化剂测定出的化学耗氧量。在强酸性溶液中，以重铬酸钾为氧化剂测得的化学需氧量，codcr指数越低代表去除率越好。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
14.图1为本发明提供的利用铈催化净化煤泥水的方法的流程图。
15.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
18.无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
19.本发明提出一种利用铈催化净化煤泥水的方法，如图1所示，包括以下步骤：
20.s1：取煤泥水，并向煤泥水中加入含ce
3+
的溶液。
21.优选地，所述煤泥水与含ce
3+
的溶液的体积比为1000ml:10～50ml。
22.优选地，所述含ce
3+
的溶液中ce
3+
的浓度为10～20g/l。
23.优选地，所述煤泥水与含ce
3+
的溶液的体积比为1000ml:30ml；所述含ce
3+
的溶液中ce
3+
的浓度为15g/l。在该条件下，煤泥水净化效率最高，效果最好。
24.优选地，所述含ce
3+
的溶液为cecl3溶液、ceco3溶液、ceno3溶液和ce2o3溶液中的一种。
25.s2：利用碱液调节经过步骤s1的溶液的ph值为4.5～7。
26.在ph＝4.5～7的条件下，煤泥水净化效率显著提高。
27.优选地，所述碱液为naoh溶液或者氨水。
28.s3：向经过步骤s2的溶液中加入双氧水溶液。
29.优选地，所述双氧水溶液与煤泥水的体积比为3～8ml:1000ml。
30.优选地，所述双氧水溶液中双氧水浓度为25～35％。在本发明方法中，无论是催化剂ce
3+
的量，还是反应物双氧水的剂量，都会影响有机物的处理效果，如果催化剂和双氧水加入量过少，会导致反应速率慢和进行不彻底。如果加入过量的溶液会给原液造成二次污染。ce
3+
和双氧水的浓度和用量是动态的，若是浓度低的话加入的量就要增加，若是浓度较高，加入的量要相应减少。
31.优选地，所述双氧水溶液与煤泥水的体积比为6ml:1000ml；所述双氧水溶液中双氧水浓度为30％。在该条件下，煤泥水净化效率最高，效果最好。
32.s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，以净化煤泥水。
33.优选地，所述超声处理的超声波频率为20～40khz，时间为0.3～3h。煤泥水在超声波的空化作用下，会产生大量的纳米气泡，可显著加速反应的进行。
34.本发明利用铈基催化剂，在铈基催化剂的催化作用下双氧水分解为具有极强氧化
性的羟基自由基
·
oh和游离氧
·
o。催化机理如下：
35.2ce
3+
+3h2o2+4h2o＝2ce(oh)3ooh+6h
+
；
36.2cecl3+6naoh+3h2o2＝2ce(oh)3ooh+6nacl+2h2o；
37.2ce(oh)3+h2o2＝ce(oh)4；
38.ce(oh)3+h2o2＝ce(oh)4+
·
oh；
39.ce(oh)3ooh＝ce(oh)4+
·
o；
40.ce(oh)4+h2o2＝ce(oh)3+
·
ho2+h2o；
41.ce(oh)4+
·
ho2→
ce(oh)3+o2+h2o。
42.实施例1
43.本实施例提供一种利用铈催化净化煤泥水的方法，包括以下步骤：
44.s1：取1000ml煤泥水，并向煤泥水中加入浓度为15g/l的cecl3溶液30ml；
45.s2：利用naoh溶液调节经过步骤s1的溶液的ph值为6；
46.s3：向经过步骤s2的溶液中加入浓度为30％的双氧水溶液6ml；
47.s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，超声波频率调节为40khz，超声震荡3h，以净化煤泥水。
48.用codcr实验室检测方法，由化学需氧量公式计算得到本实施例中codcr的去除率为89％。用化学检测方法，在处理过的煤泥水中检测到了少量的铈离子和双氧水。因此，本实施例煤泥水中的有机物基本反应完全，处理效率也基本达到了预期的效果。
49.实施例2
50.本实施例提供一种利用铈催化净化煤泥水的方法，包括以下步骤：
51.s1：取1000ml煤泥水，并向煤泥水中加入浓度为10g/l的cecl3溶液10ml；
52.s2：利用naoh溶液调节经过步骤s1的溶液的ph值为4.5；
53.s3：向经过步骤s2的溶液中加入浓度为25％的双氧水溶液3ml；
54.s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，超声波频率调节为20khz，超声震荡0.3h，以净化煤泥水。
55.用codcr实验室检测方法，由化学需氧量公式计算得到本实施例中codcr的去除率为45％。用化学检测方法，在处理过的煤泥水中未检测到铈离子和双氧水。本实施例中由于催化剂和双氧水添加量过少、ph较低以及频率过低震荡时间较短，导致反应不完全，从而使得处理效率较低。
56.实施例3
57.本实施例提供一种利用铈催化净化煤泥水的方法，包括以下步骤：
58.s1：取1000ml煤泥水，并向煤泥水中加入浓度为15g/l的cecl3溶液30ml；
59.s2：利用naoh溶液调节经过步骤s1的溶液的ph值为4.5；
60.s3：向经过步骤s2的溶液中加入浓度为35％的双氧水溶液4ml；
61.s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，超声波频率调节为40khz，超声震荡1.5h，以净化煤泥水。
62.用codcr实验室检测方法，由化学需氧量公式计算得到本实施例中codcr的去除率为75％。用化学检测方法，在处理过的煤泥水中检测到了铈离子，未检测出双氧水。因此，本实施例是由于双氧水添加较少、ph较低，煤泥水中有机物没有氧化完全，导致去除率较低。
63.实施例4
64.本对比例提供一种利用铈催化净化煤泥水的方法，包括以下步骤：
65.s1：取1000ml煤泥水，并向煤泥水中加入浓度为15g/l的cecl3溶液50ml；
66.s2：利用naoh溶液调节经过步骤s1的溶液的ph值为6；
67.s3：向经过步骤s2的溶液中加入浓度为30％的双氧水溶液6ml；
68.s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，超声波频率调节为40khz，超声震荡1.5h，以净化煤泥水。
69.用codcr实验室检测方法，由化学需氧量公式计算得到本实施例中codcr的去除率为88％。用化学检测方法，在处理过的煤泥水中检测到大量铈离子，少量的双氧水。本实施例中煤泥水codcr的去除率也基本达到预期效果，但过量的氯化铈溶液也会给煤泥水带来二次污染。
70.实施例5
71.本对比例提供一种利用铈催化净化煤泥水的方法，包括以下步骤：
72.s1：取1000ml煤泥水，并向煤泥水中加入浓度为15g/l的cecl3溶液50ml；
73.s2：利用naoh溶液调节经过步骤s1的溶液的ph值为6；
74.s3：向经过步骤s2的溶液中加入浓度为30％的双氧水溶液8ml；
75.s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，超声波频率调节为40khz，超声震荡1.5h，以净化煤泥水。
76.用codcr实验室检测方法，由化学需氧量公式计算得到本实施例中codcr的去除率为89％。用化学检测方法，在处理过的煤泥水中检测到少量铈离子和大量的双氧水。本实施例中煤泥水codcr的去除率基本达到预期效果，过量的双氧水溶液在常温下也会自动分解为水和氧气，不会给煤泥水带来二次污染。但是为了经济效益方面的考虑，建议加入合适量的试剂。
77.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：取煤泥水，并向煤泥水中加入含ce
3+
的溶液；s2：利用碱液调节经过步骤s1的溶液的ph值为4.5～7；s3：向经过步骤s2的溶液中加入双氧水溶液；s4：将经过步骤s3的溶液进行超声处理，以净化煤泥水。2.如权利要求1所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述煤泥水与含ce
3+
的溶液的体积比为1000ml:10～50ml。3.如权利要求1所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，在步骤s1中，所述含ce
3+
的溶液中ce
3+
的浓度为10～20g/l。4.如权利要求1～3任一项所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，所述煤泥水与含ce
3+
的溶液的体积比为1000ml:30ml；所述含ce
3+
的溶液中ce
3+
的浓度为15g/l。5.如权利要求1～3任一项所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，所述含ce
3+
的溶液为cecl3溶液、ceco3溶液、ceno3溶液和ce2o3溶液中的一种。6.如权利要求1所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，在步骤s2中，所述碱液为naoh溶液或者氨水。7.如权利要求1所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，在步骤s3中，所述双氧水溶液与煤泥水的体积比为3～8ml:1000ml。8.如权利要求1或7所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，所述双氧水溶液中双氧水浓度为25～35％。9.如权利要求8所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，所述双氧水溶液与煤泥水的体积比为6ml:1000ml；所述双氧水溶液中双氧水浓度为30％。10.如权利要求1所述的利用铈催化净化煤泥水的方法，其特征在于，在步骤s4中，所述超声处理的超声波频率为20～40khz，时间为0.3～3h。

技术总结
本发明公开一种利用铈催化净化煤泥水的方法，该方法利用铈基催化剂，在铈基催化剂的催化作用下双氧水分解为具有极强氧化性的羟基自由基


技术研发人员：李科 赵东波 杜红伟
受保护的技术使用者：内蒙古科技大学
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8