精品資料（2021-2022年收藏的）膨潤土及改性產(chǎn)品在廢水處理中的應(yīng)用

1、膨潤土及改性產(chǎn)品在廢水處理中的應(yīng)用 來源： 作者： 發(fā)布時(shí)間：2009-04-01 前言我國水資源總量居世界第6 位, 人均擁有水量居世界第84 位。水資源在時(shí)間分配上不均勻, 在空間分布上不平衡, 不少地區(qū)水資源緊張。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高, 對(duì)水的需求還將增長。在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和城市化的發(fā)展過程中, 水污染在加劇。水污染加劇制約了我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。尋找一種較為廉價(jià)的污水凈化材料,降低污染水的處理成本, 提高凈化效率, 已成為環(huán)境保護(hù)中亟待解決的問題。膨潤土是以硅鋁酸鹽為主的礦物。硅鋁結(jié)構(gòu)本身帶負(fù)電荷使其具有很好的離子交換能力; 膨潤土具有很大的表面積, 使其具有較大的吸附

2、能力。良好的陽離子交換能力和吸附性能為它在污水處理中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。我國膨潤土資源十分豐富, 應(yīng)用天然膨潤土開發(fā)污水處理新材料, 無疑是解決我國污水處理的一條可行之路1。將膨潤土應(yīng)用于污水處理,已經(jīng)引起人們的高度重視。在環(huán)境保護(hù)方面它作為水處理的凈化劑、吸附劑，給環(huán)境保護(hù)帶來了一條新途徑。1改性膨潤土處理有色污染物廢水改性膨潤土的脫色作用主要用于處理印染廢水。印染廢水的種類很多,有機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、色度大、具有抗氧化性、抗光性和高化學(xué)穩(wěn)定性,是一種難以處理的工業(yè)廢水,近年來用改性膨潤土對(duì)印染廢水的脫色處理研究取得了一定進(jìn)展2，3 。交聯(lián)蒙脫石的脫色性的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：蒙脫石經(jīng)過改性，脫色性能比

3、原土有明顯提高；對(duì)于同種改性蒙脫石，土漿的脫色性能遠(yuǎn)大于固體粉末的脫色性能，且脫色時(shí)間短。用于實(shí)際生產(chǎn)中的染料廢水處理可達(dá)到操作簡便、高效、低成本處理的效果。2用于含磷、氟廢水的治理含磷廢水排入水體,會(huì)引起湖泊和海洋的營養(yǎng)富集,嚴(yán)重時(shí)藻類瘋長,水體發(fā)臭,魚類死亡,嚴(yán)重影響水體環(huán)境,給人類帶來直接經(jīng)濟(jì)失。孫家壽等4對(duì)鋁交聯(lián)蒙脫石脫磷進(jìn)行了研究，結(jié)果表明鋁交聯(lián)蒙脫石對(duì)溶液中的磷酸根有較好的吸附性能，其吸附容量可達(dá)5. 56 mg/ g。用其處理含磷酸廢水時(shí)，在pH 為7. 3 、用量為9 g/ L 廢H2O、攪拌時(shí)間為30 min、攪拌速度為450 r/ min的條件下, 對(duì)磷的去除率接近100

4、%5。3改性膨潤土脫除廢水中重金屬離子重金屬離子廢水主要來源于金屬礦山、冶金、電解、電鍍等行業(yè)，它可在水生生物中富集，通過食物鏈危害人體健康。改性膨潤土可用來吸附廢水中的重金屬離子，且在再生過程中又釋放出被吸附離子以供回收利用，可實(shí)現(xiàn)變害為寶這一目標(biāo)6。用改性膨潤土制成兩個(gè)或三個(gè)吸附池,使含鉻廢水緩慢通過過濾池與改性膨潤土接觸34 h，對(duì)高或中等質(zhì)量濃度的含鉻廢水中鉻的脫除率可達(dá)99 %以上，適合于電鍍、皮革、印染及化學(xué)試劑等工業(yè)排放的含鉻廢水處理。趙曉明7 等采用碳酸鈉、氯化鋁改性的膨潤土處理了含Cr5+廢水，結(jié)果得出，在pH為6.0，改性膨潤土質(zhì)量濃度為15.0g/L 時(shí)，對(duì)廢水中Cr5+

5、的去除率達(dá)到95%，出水水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。4改性膨潤土處理印染廢水國內(nèi)近年來對(duì)改性膨潤土在印染廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。研究了改性膨潤土對(duì)紅色染料的脫色性能，結(jié)果表明，改性膨潤土的脫色能力大于原土。使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01%的膨潤土加0.005%的聚合氯化鋁，可使以陽離子為主的染料廢水脫色率達(dá)94%100%；用金屬離子（鋁鹽鎂鹽）對(duì)膨潤土進(jìn)行改性，對(duì)水中活性艷紅染料進(jìn)行了吸附色，發(fā)現(xiàn)改性膨潤土還具有一定的光化學(xué)催化降解作用8。5. 展望膨潤土來源極其廣泛，成本較低，吸附性能較好；改性膨潤土在去除重金屬離子、去除有機(jī)污染物、脫磷、脫色等領(lǐng)域研究較多，且實(shí)驗(yàn)室制得的產(chǎn)品對(duì)廢水的處理效果較好。目前，改

6、性膨潤土在水處理中主要用于處理含重金屬離子廢水、有機(jī)廢水和印染廢水等領(lǐng)域，大部分產(chǎn)品還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，關(guān)于改性膨潤土的大范圍應(yīng)用還未見報(bào)道，且處理廢水僅限于幾種特殊的廢水，在將來的發(fā)展過程中，改性膨潤土的批量生產(chǎn)、廣泛應(yīng)用將是很多學(xué)者和專家關(guān)注的問題9。我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，膨潤土的開發(fā)利用技術(shù)將會(huì)逐漸地成熟，應(yīng)用領(lǐng)域必將逐漸拓寬。膨潤土改性處理后處理印染廢水方法 由于未經(jīng)改性的膨潤土對(duì)去除廢水中有機(jī)物和脫色效果較差，故一般用于廢水處理的膨潤土都要經(jīng)過改性，增大其比表面積，提高吸附能力。目前膨潤土的改性方法主要有三種：焙燒法、酸浸法、鹽浸法。這三種方法均能改變膨潤土的表面結(jié)

7、構(gòu)，提高其吸附能力。1 焙燒法 劉德汞將優(yōu)質(zhì)煤粉與膨潤土按3%的比例混合，550焙燒2h 后對(duì)印染廢水處理，結(jié)果表明與煤粉混合高溫焙燒改性的膨潤土比直接焙燒改性的膨潤土具有更強(qiáng)的吸附能力，水處理后只需較短時(shí)間靜止就可實(shí)現(xiàn)液固分離，且高溫活化后可多次重復(fù)使用。因此，膨潤土與煤粉混合高溫焙燒是一種低成本的改性方法。 王連軍等人通過比表面測定、掃描電鏡、射線能譜元素測定等，探討了膨潤土的結(jié)構(gòu)與改性機(jī)理。研究結(jié)果表明：高溫焙燒法活化膨潤土有較好的效果，其對(duì)染化廢水COD和色度有良好的去除能力，當(dāng)投加0.11%改性膨潤土，COD 去除率可達(dá)74%，脫色率達(dá)95%以上。為天然膨潤土的表面改性及其在染化廢水

8、處理中的應(yīng)用提供了有價(jià)值的參考依據(jù)。2 酸浸法 膨潤土的主要組分是蒙脫石，其晶體是由鋁氧八面體和硅氧四面體層狀結(jié)構(gòu)組成，具有離子交換和吸附性能，將其酸性活化后具有更大的比表面和孔徑，對(duì)印染廢水的處理能達(dá)到較理想的效果。 宮克用硫酸改性膨潤土對(duì)分散染料印染廢水脫色， pH 值的最佳范圍為5.58.0 之間，投藥量為200mg/L 時(shí)，脫色率可達(dá)90%以上，效果較好。 夏新奎等將鈣基膨潤土酸性活化，然后對(duì)印染廢水脫色處理，當(dāng) pH 為7.08.0，加入量達(dá)到30g/L 時(shí)在室溫條件下攪拌時(shí)間35min 時(shí)，其一次性COD 去除率達(dá)76%，色度去除率達(dá)87%；若經(jīng)雙層濾料柱進(jìn)行過濾處理，色度去除率達(dá)

9、93%以上，COD 去除率達(dá)78%，處理后的印染廢水達(dá)到國家規(guī)定的排放要求。 周珊將200ml 色度10000 倍、吸光度A 為0.2480、pH 為6 的酸性藍(lán)印染廢水，調(diào)節(jié)pH 值36 后，加入30g 20%鹽酸酸化處理過的膨潤土，慢速攪拌10min，靜置20min 濾，取其濾液測色度，濾液色度由開始的10000 倍降解至400 倍，色度去除率高達(dá)96%，若再加入600mg/L 的FeCl3 絮凝劑，絮凝劑沉淀后，色度進(jìn)一步降至20 倍，可達(dá)國家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-88）的色度要求。3 鹽浸法 裘祖楠等用金屬離子（鋁鹽-鎂鹽）對(duì)膨潤土進(jìn)行改性，對(duì)水中活性艷紅染料進(jìn)行了吸附脫

10、色發(fā)現(xiàn)改性膨潤土還具有一定的光化學(xué)催化降解作用。 鈣基膨潤土通過酸活化、熱活化、TiCl4 活化、羥基鋁和AlCl3 活化，對(duì)堿性紫染料溶液進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)用TiCl4 和AlCl3 活化的膨潤土對(duì)堿性紫染料脫色率分別達(dá)到89%和98%以上，比原土脫色率顯著提高；通過射線分析發(fā)現(xiàn)：TiCl4 和AlCl3 活化的膨潤土具有較大層間距，而且吸附性能明顯提高。改性膨潤土吸附堿性紫溶液時(shí)主要是通過陽離子交換作用和染料分子與膨潤土顆粒發(fā)生共沉淀作用。4 其它改性方法 邵穎等對(duì)膨潤土改性及其在分散大紅溶液脫色處理方面進(jìn)行了研究，采用了新型無機(jī)有機(jī)改性方法，對(duì)浙江臨安膨潤土進(jìn)行改性，有效地將雙長鏈陽離子表面

11、活性劑引入膨潤土層間，從而提高了有機(jī)膨潤土的親油性和對(duì)廢水中有機(jī)污染物的吸附能力，改性后膨潤土在處理分散大紅時(shí)平衡速度快，吸附性能佳，脫色率可達(dá)90%。冀靜平等對(duì)膨潤土改性及對(duì)染料廢水處理進(jìn)行了研究。通過對(duì)酸性大紅BS、活性艷紅KE-3B 和酸性黑10B 等染料廢水的實(shí)驗(yàn)證明，聚鐵改性的膨潤土對(duì)含各種類型染料廢水都有穩(wěn)定的去除效果。作者認(rèn)為，膨潤土的轉(zhuǎn)型和改性，使膨潤土在水中由單晶片形成層狀締合結(jié)構(gòu)，從而在締合顆粒之間形成吸附容納有機(jī)大分子的空間，增加了晶面間距和膨潤土的比表面積。經(jīng)吸附飽和后的膨潤土可用于工業(yè)燒磚，使有機(jī)物燃燒分解，減少了二次污染。冀靜平等10的研究表明，經(jīng)鈉改型和羥基鐵改性

12、的膨潤土吸附劑在投加量為56g/L 時(shí)，處理酸性大紅COD 去除率達(dá)45%，活性艷紅COD 去除率為71%，酸性黑COD 去除率達(dá)60%。用氯化十六烷基吡啶（CPC）或溴化十六烷基三甲胺（CTMAB）加入膨潤土反應(yīng)，過濾，再在8090烘干，105活化，研磨后過100 目篩制得了有機(jī)膨潤土，該改性膨潤土用于處理含苯胺染料的廢水效果甚好。 Jae-Hyunbae 等研究了HDTMA膨潤土對(duì)陰離子型染料酸性二號(hào)橙和陰離子型表面活性劑DBS（十二烷基苯磺酸鹽）的競爭吸附行為。Konduru R 和Ramakrishna 等比較了泥煤、鋼廠礦渣、有機(jī)膨潤土以及飛灰吸附處理染料廢水的效果。研究發(fā)現(xiàn)，飛灰和

13、礦渣對(duì)酸性染料有較高的脫色率；而有機(jī)膨潤土和泥煤對(duì)堿性染料的脫色率較高。 膨潤土特點(diǎn) 膨潤土是一種主要由蒙脫石為主要成分的粘土礦物質(zhì)，為2:1型硅鋁酸鹽類。具吸濕性和膨脹性，可吸附幾倍于自身本體積的水里，體積膨脹到8-10倍。在水介質(zhì)中，膨潤土能分散呈膠凝狀和懸浮狀，此混合液具一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，膨潤土與水、泥、沙等細(xì)碎物的結(jié)合，具有可塑性和粘結(jié)性。此外，膨潤土還有較強(qiáng)的陽離子交換能力，膨潤土對(duì)各種氣體、液體有不定期的吸附能力，膨潤土最大吸附量可達(dá)5倍于其本身質(zhì)量。膨潤土主要成分： 成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OMnOK2O燒失量含量70183.52.53.00

14、.430.30.25.1膨潤土在印染廢水處理中的應(yīng)用2009-09-14 11:49印染廢水是指棉、毛、化纖等紡織產(chǎn)品在預(yù)處理、染色、印花和整理過程中所排放的廢水。印染廢水成分復(fù)雜，主要是以芳烴和雜環(huán)化合物為母體，并帶有顯色基團(tuán)(如NN、NO)及極性基團(tuán)(如SO3Na、OH、NH2)。染料分子中含較多能與水分子形成氫鍵的SO3H、COOH、OH基團(tuán)如活性染料和中性染料等，染料分子就能全溶于廢水中；不含或少含SO3H、COOH、OH等親水基團(tuán)的染料分子以疏水性懸浮微粒形式存在于廢水中；含少量親水基團(tuán)但分子量很大或完全不含親水基團(tuán)的染料分子，在水中常以膠體形式存在。印染廢水中還常帶有以下助劑：中性

15、電解質(zhì)如NaCl、Na2SO4等；酸堿調(diào)節(jié)劑如HCl、NaOH或Na2CO3；表面活性劑；膨化劑如尿素等；膠粘劑如改性淀粉、脲醛樹脂、聚乙烯醇等；穩(wěn)定劑如磷酸鹽等。印染廢水成分復(fù)雜、色度大、COD高，并向著抗氧化、抗生物降解方向發(fā)展，已成為我國各大水域的重要污染源。當(dāng)前，疏水性或不溶于水的染料廢水脫色已基本解決，難點(diǎn)在于許多親水性或水溶性染料廢水的脫色，而這也正是當(dāng)前公認(rèn)的較難處理的工業(yè)廢水之一。印染廢水脫色主要是脫除廢水色度即染料分子和COD，近年來改性膨潤土對(duì)印染廢水的脫色處理取得了一定進(jìn)展，吸附機(jī)理主要是物理和化學(xué)吸附。主要的膨潤土吸附劑有酸性白土、活性白土、有機(jī)膨潤土、膨潤土復(fù)合吸附劑

16、等。經(jīng)鈉化和無機(jī)聚合物改性膨潤土吸附劑在投加量為0.1時(shí)， 處理紅色印染廢水脫色率達(dá)88以上，處理藍(lán)色廢水脫色率達(dá)98。用鈉化和羥基鐵改性的膨潤土吸附劑在投劑量為56gL時(shí)，處理酸性大紅COD去除率達(dá)45，活性鮮紅COD去除率為71，酸性黑COD去除率達(dá)60。使用0.01膨潤土加0005的聚合氯化鋁，可使以陽離子為主的印染廢水脫色率達(dá)94100。采用酸活化膨潤土處理酸性藍(lán)印染廢水，其脫色效果很好，色度去除率可達(dá)96%，具COD去除率可達(dá)63%。若再經(jīng)絮凝劑絮凝處理后，色度降至20倍，可達(dá)國家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的色度要求。以鈉基膨潤土、硫酸亞鐵和硫酸鎂為原料，通過充分混合、粉碎、篩選可制得膨潤

17、土復(fù)合凈水劑，該凈水劑應(yīng)用范圍廣，具有用藥量較小，成本低，脫色率、COD去除率及S2-去除率較高，絮狀沉淀物（礬花）比重較大，沉降速度較快及污泥量較小的優(yōu)點(diǎn)。以蒙脫土(或膨潤土)吸附加絮凝的方法處理污水適用于印染廢水，尤其是適用于含陽離子染料的工業(yè)廢水處理。優(yōu)點(diǎn)是處理劑來源豐富、價(jià)格低廉，操作簡便，對(duì)設(shè)備要求不高，因此運(yùn)行費(fèi)用和基建投資都不高。對(duì)陽離子染料的脫除效果特別好。缺點(diǎn)在于絮凝沉降的時(shí)間比較長，要1小時(shí)左右；污泥量比較大，處理每噸水一般產(chǎn)生污泥0.51.5Kg。作為水處理中廣泛使用的絮凝劑，膨潤土已被廣泛用于印染廢水脫色領(lǐng)域，近來進(jìn)一步研制成多種復(fù)合膨潤土。某些有機(jī)分子也可與染料分子形

18、成絡(luò)合物達(dá)到降低染料分子水溶性的目的，如帶長鏈的陽離子表面活性劑十二烷基二甲基氯化銨對(duì)含磺酸基團(tuán)的水溶性染料廢水。以硫酸、氫氧化鋁、硫酸亞鐵廢料及膨潤土為原料，經(jīng)反應(yīng)、聚合工藝可制備聚硅硫酸鋁鐵凈水劑。產(chǎn)品處理廢水的COD、BOD、色度去除率高，具有凈水性能優(yōu)越，產(chǎn)品穩(wěn)定好，存放期長。采用膨潤土和氧化鋁為主要原料，加入助劑、酸、水等，在反應(yīng)釜中攪拌，加溫進(jìn)行水熱反應(yīng)一定時(shí)間，過濾，在90100干燥后，粉碎即得膨潤土凈水劑。用季銨鹽類表面活性劑改性的膨潤土比天然粘土礦物去除有機(jī)污染物的能力高出幾十至幾百倍，能有效遏制有機(jī)污染物在環(huán)境中的遷移，是一種簡單、有效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的環(huán)境修復(fù)工具。表面活性劑

19、加入量低于陽離子交換容量（CEC） 時(shí)，有機(jī)膨潤土的層間距和對(duì)有機(jī)污染物的吸附量隨加入量的增加而增加；當(dāng)加入量超過CEC時(shí)，層間距、吸附量一般。影響膨潤土對(duì)染料分子的吸附的因素主要有膨潤土pH值、d001值、CEC以及內(nèi)表面積，這些因素相互作用對(duì)膨潤土的吸附脫色能力產(chǎn)生綜合的影響效果；在影響膨潤土上染料分子的吸附速率的因素上，膨潤土的其水理特性起著很大的作用，較高的膠質(zhì)價(jià)、膨脹容和膨潤值能加速脫色速率。同時(shí)原礦除蒙脫石之外的其他礦物組分的作用也不容忽視，還需要作更深入的研究來充分掌握各個(gè)因素影響的規(guī)律，這是我們需要努力的方向。膨潤土吸附劑吸附飽和后，可用高溫焙燒法進(jìn)行再生。再生后，其吸附能力基

20、本保持不變。在實(shí)際使用過程中，就可以在為減少吸附量，有效地控制處理費(fèi)用。膨潤土吸附劑的再生方法：達(dá)到吸附飽和后的膨潤土吸附劑，經(jīng)過濾分離，先在 100 干燥 1 小時(shí)，然后再 350 的電阻爐內(nèi)焙燒 2 小時(shí)，研磨，再按原吸附條件重復(fù)進(jìn)行吸附高濃印染污水。 膨潤土作為吸附劑，原料豐富，價(jià)格低廉，再生方便，因而污水處理的成本較低，如處理一噸污水，需用膨潤土 0.11.0kg ，成本不超過 0.11 元。如用聚合氯化鋁 0.020.1kg ，聚丙酰胺 0.0020.01kg ，成本則高得多，故其具有廣闊的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn):1夏新奎，劉德汞.酸化膨潤土對(duì)印染廢水脫色實(shí)驗(yàn)研究.信陽農(nóng)業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),-2003,13(2):13-14 2劉德汞,夏新奎.膨潤土高溫焙燒活化改性實(shí)驗(yàn)研究.信陽農(nóng)業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2003,13(1):15-16 3周珊,杜冬云.膨潤土-絮凝-內(nèi)電解法處理酸性藍(lán)印染廢水. 湖北化工,2002,19(6