膨潤土在廢水處理中的研究進(jìn)展

發(fā)表于: 2014-11-23 / 分類: 公司新聞 / 瀏覽: 1,753 views 次

摘要：隨著工業(yè)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，水污染問題日趨嚴(yán)重，廢水處理已成為一個亟待解決的問題。膨潤土具有良好的 離子交換性和吸附性，其在重金屬廢水、印染廢水和有機(jī)廢水處理應(yīng)用研究中取得了較好的效果，隨著新型膨潤土材料的研究制備，它在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用會越來越廣泛。

關(guān)鍵詞：膨潤土；廢水處理；印染廢水；有機(jī)廢水；重金屬廢水

隨著工業(yè)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我國的水污染問題日趨嚴(yán) 重，廢水處理已成為一個亟待解決的問題。采用吸附技術(shù)處理污水是目前環(huán) 境污染治理的常用技術(shù)之一，但目前所用的吸附劑，如活性炭，雖然適用范圍 廣且吸附能力強(qiáng)，可再生復(fù)用，但價格昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高，使廣泛應(yīng)用受到限 制[1]。膨潤土是一種天然礦物，原料豐富，價格低廉，由于其特殊的化學(xué)組成和 晶體結(jié)構(gòu)，自身具有較強(qiáng)的膨脹和吸附性能，已成為新型的污水處理材料。

膨潤土在水處理中的應(yīng)用可追溯到20世紀(jì)30年代。Smith 等發(fā)現(xiàn)蒙脫石能從水溶液中吸收肼等有機(jī)陽離子，Olin 等將膨潤土用作混 凝劑來處理水和廢水。20世紀(jì) 80年代以來,膨潤土在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用取得了較大進(jìn)展，它主要被用于廢水凈化處理、油污處理、廢塑料處理、城市垃圾處理、空氣凈化與廢氣處理、放射性廢物和危險廢物的處理處置；其中用于廢 水處理的報(bào)道最多。

1 天然膨潤土在廢水處理中的應(yīng)用

天然膨潤土由于具有較大的比表面積、離子交換容量及較好的吸附性能等特點(diǎn)，可用于廢水中重金屬等污染物的吸附處理。Anoop K, Vi-rarghavan T 等(1998)[4，5]將膨潤土制成具有多孔的珠狀顆粒，在 pH 值為4.5~6.9 時去除水溶液中的 Cd2+ 和 Cu2+，其吸附量分別為 23.81mg/g 和13.15mg/g。杭瑚等[6]研究了膨潤土吸附 – 絮凝法處理污水中的重金屬離子，結(jié)果表明，利用天然膨潤土吸附重金屬離子取得了成功；對青島蓄電 池廠含鉛污水進(jìn)行了小試，鉛脫出率為 93.1％，聚合氯化鋁是較好的絮凝 劑。Nassem等(1996)[7]將天然膨潤土提純，在 150~200℃下干燥，用于各種 溶液（水、硝酸、鹽酸、高氯酸）中 Pb2+ 的去除，在最佳條件下，膨潤土對四 種溶液 Pb2+ 的去除率分別為 98％、78％、86％、79％。沈?qū)W優(yōu)等(1998)[8]探 討了利用膨潤土、高嶺土、伊利石等三種粘土去除廢水中 Ni、Cu、Zn、Cd 的適宜條件，結(jié)果表明，膨潤土應(yīng)用于電鍍廢水中重金屬離子的處理效果 好于其他兩種粘土，但 pH 值的影響效果較大。

2 改性膨潤土去除廢水中重金屬離子

2.1 去除 Ni2+

張宇等報(bào)道了用六偏磷酸鈉改性膨潤土處理含鎳廢水的研 究，結(jié)果表明：在每升水中加入 1g吸附劑，吸附時間 30min，pH 值為 5～6 時，吸附效率接近 100％。Stella triantafyllou(1999)等研究了鈉化膨潤土去 除廢水中的鎳和鈷，在室溫條件下研究了不同固液比 1：50、1：100、1：500 及 1：1000 分別對鎳和鈷的去除效果，結(jié)果表明，低的固液比有較好的吸 附效果。羅芳旭等(2002)利用膨潤土結(jié)合 PAM處理含鎳廢水，對膨潤土 的用量、吸附時間、pH 值等因素對去除鎳離子效果的影響做了實(shí)驗(yàn)，并對 其作用機(jī)理進(jìn)行了探討，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng) pH=8.5，膨潤土用量 5.0g/L，PAM 用量 1.0mg/L時，其對鎳離子的吸附效率達(dá) 98.1%。

2.2 脫出 Cu2+

O.Abollino等固定鈉化膨潤土的用量，進(jìn)行了吸附水中 Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb 和 Zn 的研究，發(fā)現(xiàn) pH 值的波動嚴(yán)重影響了對 Cu、Pb 和Cd 的吸收，金屬與膨潤土組成的絡(luò)合物會影響金屬的吸附，其影響程度 從輕到重依次是：Mn、Pb、Cd、Zn、Ni、Cu、Cr。朱利中等(1993)研究了酸性膨 潤土與原土處理廢水中鉛、鉻、鎘、銅、鋅、鎳的適宜條件。研究結(jié)果表明， 酸性膨潤土對廢水中重金屬離子的去除效果較好，且易分離。Mortarhes 等(1995)提出聚合羥基鋁膨潤土與聚合環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到的無機(jī)－有機(jī) 膨潤土復(fù)合材料能夠有效地去除溶液中的 Cu2+、Hg2+、Cd2+、Ni2+ 等重金屬 離子。

3 改性膨潤土處理印染廢水

大量研究表明，膨潤土對印染廢水的處理效果甚佳，是高效廉價的 染料廢水的吸附劑。
夏新奎等將鈣基膨潤土酸性活化，然后對印染廢水脫色處理，當(dāng) pH 值為 7.0~8.0，加入量達(dá)到 30g/L在室溫條件下攪拌 35min 時，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) 93％以上，COD去除率達(dá) 78％，處理后的印染廢 水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。無機(jī)物或無機(jī)大分子集合體改性膨潤土對紅色染 料的脫色性能及脫色機(jī)理已經(jīng)被研究，結(jié)果表明，改性膨潤土的脫色能力 比原土有較大的增強(qiáng)。張建英等用酸性膨潤土添加 PAC等制得改性膨潤 土，用于印染廢水處理，COD去除率達(dá) 60%以上。邵穎等在膨潤土中引入 無機(jī)改性劑，改性后的膨潤土吸附處理廢水中分散大紅時，平衡速度快， 吸附性能佳。

4 改性膨潤土處理有機(jī)污染物

國外從 20 世紀(jì) 60 年代后期開始對用膨潤土處理含有機(jī)物的工業(yè)廢水進(jìn)行了很多研究，McBride[18]首次明確提出使用改性粘土吸附去除 水中有機(jī)污染物，近年來國內(nèi)外在這方面開展了大量研究。
朱利中等對溴化十六烷基三甲銨（CTMAB）改性粘土的制備及 吸附處理水中有機(jī)物 – 苯酚、苯胺和硝基苯酚進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)表明， CTMAB- 粘土處理水中有機(jī)物的最佳適宜條件為：在 pH 值為 9 時，在每 升水中加入 20g吸附劑，振蕩時間 60min，吸附效率最好。他們還發(fā)現(xiàn)，同 種有機(jī)粘土處理不同有機(jī)物時，對硝基苯酚的去除效果最好；不同有機(jī)粘 土處理同種有機(jī)物時，CTMAB- 膨潤土去除有機(jī)物的效果最好。Wolfe 等 用脂肪酸鹽改性蒙脫石以增強(qiáng)吸附能力, 發(fā)現(xiàn)用不同碳鏈季銨鹽改性的 膨潤土,其層間距、孔容及內(nèi)表面較原土都大大增加，由此改善了膨潤土 吸附水中有機(jī)物的能力。

5 結(jié)論

綜上所述，對于天然膨潤土及改性后的膨潤土在污水處理中的應(yīng)用 及其作用機(jī)理、影響因素的研究，國內(nèi)外學(xué)者已有一些報(bào)道。但是，目前這些研究還僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，且大多數(shù)處理的是模擬廢水，對于實(shí)際 廢水中的污染物吸附處理的研究還很少。造成這種狀況的主要原因是：a. 膨潤土是一種粉末狀粘土，分散性和懸浮性較強(qiáng)，固液分離困難；b.實(shí)際 污水由于來源不同，成分復(fù)雜，因此，處理污水時就要具體問題具體分析 處理，限制了該方法的快速推廣。由此可見，在將來的發(fā)展過程中，新型膨 潤土材料的制備、廣泛應(yīng)用將是我們需要解決的問題。