膨潤土投加系統(tǒng)在廢水處理中的應(yīng)用

發(fā)表于: 2015-04-12 / 分類: 公司新聞 / 瀏覽: 1,466 views 次

摘要: 膨潤土的改性方法和應(yīng)用研究已成為熱點。文中介紹了膨潤土的結(jié)構(gòu)與基本 性質(zhì), 總結(jié)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(fù)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(yīng)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(guān)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(yīng)增加, 廢水的性質(zhì)及組成越來越復(fù)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(yán)重污染, 對人類及其他生物造成嚴(yán)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(wù), 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(yīng)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(zhì)能夠得 到改善。因此, 近年來, 國內(nèi)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(lǐng)域的熱門課題之一。本文將近年來有關(guān)膨潤土在改性方法 及其在廢水處理中的應(yīng)用研究進行綜述。

1?? 活化改性方法及改性產(chǎn)品的應(yīng)用

由于天然膨潤土中的表面硅氧和鋁氧結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單元中層間永久性負(fù)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?qū)娱g結(jié)構(gòu), 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(jié)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(yīng)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(jié)構(gòu)中的結(jié)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(jié)合用于改性膨潤土的制備。

1.2 酸活化法及其應(yīng)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(zhì), 使孔道得到疏通, 同時在酸化過程中, 膨 潤 土結(jié)構(gòu)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(fù)電荷, 物質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhì)的耐受能力及再生性能等性質(zhì)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(jié)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(nèi)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(diào)節(jié) ) 的影響。此外, 酸改性膨潤土對廢水中農(nóng)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(yīng)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(zhì)有較強 的穿透力, 微波產(chǎn)生交變磁場使介質(zhì)分子極化, 極性分子隨 磁場交替排列, 導(dǎo)致分子高速振動, 使分子快速獲 得能量。由于膨潤土組成復(fù)雜, 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)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(shè)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(jié)束語

目前關(guān)于改性膨潤土的應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)合污染的狀況已經(jīng)引起 了人們的普遍關(guān)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(yīng)用的研 究不夠深入;

( 5 ) 膨潤土的再生、被吸附物質(zhì)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(fù)合改性膨潤土的性能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系, 為開發(fā) 新型改性膨潤土及其在實際廢水處理中的應(yīng)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(yīng)用 前景必將非常廣闊。