膨潤土投加系統(tǒng)在廢水處理中的應用

發(fā)表于: 2015-04-12 / 分類: 公司新聞 / 瀏覽: 1,467 views 次

摘要: 膨潤土的改性方法和應用研究已成為熱點。文中介紹了膨潤土的結構與基本 性質, 總結了近年來對膨潤土的活化改性、無機改性、有機改性、無機 /有機復合改性方 法及近年來出現(xiàn)的新改性方法和工藝, 以及改性膨潤土在各種廢水處理方面的應用研 究進展。采用不同的改性劑制得的改性膨潤土, 對重金屬離子、非金屬離子和各種有機 物廢水的吸附凈化能力顯著提高, 有望成為新型的廢水處理材料.

關鍵詞: 膨潤土; 改性膨潤土; 吸附; 廢水處理

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展, 工業(yè)廢水、生活污水及 其他廢水的排放量也相應增加, 廢水的性質及組成越來越復雜, 廢水不經(jīng)任何處理直接排入天然水體, 勢必引起水體的嚴重污染, 對人類及其他生物造成嚴重危害?？刂扑w污染, 保護水資源, 是環(huán)境保護工作的重要任務, 其中廢水的處理更受 到重視。廢水的種類不同, 其處 理方法和難易程度亦不同, 吸附是廣泛應用的方法之一。研制價格低廉、選擇性好、易再生的綠色廢水處理吸附劑 是環(huán)保產(chǎn)業(yè) 發(fā)展的需 要。世界上膨潤土資源豐富、分布廣泛, 價格低廉, 而且還具有無毒性, 膨潤土經(jīng)有機物、無機物等改性后, 其層間距、比表 面 積、吸附性能、表面酸性和耐熱性能等性質能夠得 到改善。因此, 近年來, 國內外改性膨潤土水處理 吸附劑的研究已成為廢水處理研究領域的熱門課題之一。本文將近年來有關膨潤土在改性方法 及其在廢水處理中的應用研究進行綜述。

1?? 活化改性方法及改性產(chǎn)品的應用

由于天然膨潤土中的表面硅氧和鋁氧結構具 有極強的親水性及其層間可交換陽離子的水合作 用, 膨潤土不能有效地吸附疏水性的有機物; 膨潤 土結構單元中層間永久性負電荷的存在, 原土 不 能吸附陰離子而去除陰離子污染物; 另一方面 被 吸附的重金屬離子容易解析, 難以從水體中徹 底 去除。故一般用于廢水處理的膨潤土要經(jīng)過改性 以改變其表面或層間結構, 從而提高膨潤土的 吸 附容量、吸附選擇性及吸附穩(wěn)定性。常用的改 性 方法有兩種: 活化法和添加改進劑法。目前對 膨 潤土的改性多是兩種方法的結合, 改性劑、改性工 藝對膨潤土的吸附性能都有影響。

活化改性的方法很多, 以焙燒改性法、酸改性 法和微波活化法較為簡便, 應用研究較多。

1.1?焙燒法

將膨潤土在高溫下鍛燒一段時間, 然后冷卻、 研磨過篩。膨潤土經(jīng)高溫焙燒后失去表面水、水 化水和結構中的結合水, 使膨潤土的吸附性能 發(fā) 生變化。目前一般將焙燒活化法與其他改性方法 結合用于改性膨潤土的制備。

1.2 酸活化法及其應用

酸活化法是利用不同類型和濃度的酸在一定 條件下浸泡膨潤土原土, 以除去蒙脫石孔道中 的 雜質, 使孔道得到疏通, 同時在酸化過程中, 膨 潤 土結構單元的八面體中的 A l3 + 、M g2+ 等金屬離子 溶出, 使蒙脫石帶更多的永久性負電荷, 物質組成中除 了 S iO 2 含 量增 加,? Fe2 O3、CaO、M gO、N a2 O、A l2O 3 等的含量都有不同程度的降低。同時酸化使層間空隙結構發(fā)生變化, 層間距擴大, 比表面 積和吸附能力得到顯著提高。酸改性膨潤土對重金屬的去除能力、對水體的酸堿性及水體中其它電解質的耐受能力及再生性能等性質得到不同程度的改善。酸改性膨潤土還有再生方法簡單、再生后吸附性能基本保持不變等優(yōu)點。

酸改性膨潤土用于無機重金屬離子去除的研究較多, 結果表明, 酸改性膨潤土可以有效去除廢 水中的 H g2+ 、Pb2+ 、Cu2+ 、Cd2+ , N i2+ , 一般 pH值是重金屬離子去除效果的主要影響因素, 胡恭任等將酸改性的膨潤土用于含 Pb2+ 廢水處理的實驗發(fā)現(xiàn): 在pH值為7、室溫、振速 180 r /m in 的條件 下, 8 g /L 的酸改性膨潤土在15 m in 內對初始濃度為 10 mg /L 的 Pb2+ 的去除率可達 99.? 6% 。將使 用過的改性膨潤土再生后, 其對 Pb2 + 的去除率仍 然能夠達到 95% 以上。 pH 值為 4 ~ 11, 對 Pb2+ 的 去除率在 91.? 3% ~ 9 9.? 6%波動, 受pH值的影響 要遠小于焙燒改性膨潤土。 Eren 等實驗發(fā)現(xiàn): 經(jīng)過酸改性的膨潤土對 Cu2 + 的吸附率基本不受水體中離子強 度 ( 用 KNO 調節(jié) ) 的影響。此外, 酸改性膨潤土對廢水中農藥樂果、染料和硫化 物也具有較好的去除效果。

1.3 微波活化法及其應用

微波活化法是在一定條件下對膨潤土進行微 波輻射處理。微波能量對物質有較強 的穿透力, 微波產(chǎn)生交變磁場使介質分子極化, 極性分子隨 磁場交替排列, 導致分子高速振動, 使分子快速獲 得能量。由于膨潤土組成復雜, 結構單元中各部分的極性不同, 在微波場中膨潤土或改性膨潤土 的微觀結構會發(fā)生變化。目前報道的微波活化主要包括種工藝: 用微波輻射原土或改性膨潤土; 用微波輻射 制備改性膨潤土。馬少健的研究表 明, 微波輻射可以活化膨潤土, 與馬弗爐焙燒活化 相比, 微波活化膨潤土工藝簡單, 可以顯著縮短活 化時間。 Gunawan等比較了用微波輻射和普通 加熱方法制備有機改性膨潤土, 結果表明: 微波輻射可節(jié)省時間. 黃琳的研究表明: 微波活化土比鈉化土對 Pb2+ 吸附能力強, 用土量為 5g /L, 微波 輻射制備的有機土對蓄電池廠排放的酸性含鉛廢水中的Pb2+的去除率達 99. 6%。聶錦旭等通過微波輻射制備鋁改性膨潤土, 并研究了吸附劑對水中氨氮的吸附性能, 結果表明: 鋁改性膨潤土 制備工藝為微波輻照功率480W, 輻照時間10min, 對模擬廢水的氨氮去除率可達96. 8%?；罨男缘膬?yōu)點是工藝簡單、對設備要求低, 其不足之處是對吸附容量和吸附選擇性的改善效果有限, 特別是對有機物的吸附能力較弱。

2?? 結束語

目前關于改性膨潤土的應用研究既有對模擬廢水的處理, 也有對實際廢水的處理, 但都處于實驗研究階段, 還未見用于大規(guī)模實際廢水處理的報道。綜合前文可見, 還有以下 一些問題尚待解決:

( 1) 改性膨潤土制備工藝耗時耗能, 導致改性膨潤土成本增加, 不利于工業(yè)化推廣;

( 2 ) 多數(shù)改 性后的膨潤土仍是粉末狀, 固 液分離困難, 不能 有效降低污水濁度;

( 3 ) 改性膨潤土只有在一定 的條件下 ( 在一定的 pH 條件和 機械攪拌、振蕩、 過濾等手段的輔助作用下 )才能有效去除污染物, 這使得廢水處理的條件難以控制, 從而導致改性 膨潤土適用范圍較窄, 且處理成本較高;

( 4 ) 實際 廢水中無機物和有機物復合污染的狀況已經(jīng)引起 了人們的普遍關注, 可同時吸附去除水中多種無 機和有機污染物的改性膨潤土的制備及應用的研 究不夠深入;

( 5 ) 膨潤土的再生、被吸附物質的回 收利用及使用過的膨潤土的回收利用等問題尚待 進一步研究;

( 6) 研究無機改性膨潤土, 無機 -有機 復合改性膨潤土的性能與其結構的關系, 為開發(fā) 新型改性膨潤土及其在實際廢水處理中的應用提 供理論依據(jù)。

由于膨潤土具有原料豐富、價格低廉, 易于改 性, 通過改性劑可以控制其吸附性能等優(yōu)點, 通過 不斷深入細致的研究, 相信它在廢水處理的應用 前景必將非常廣闊。