改性黏土矿物在废水处理中的应用研究进展_闫会征

收稿日期:2011-03-28作者简介:闫会征(1978-),女,天津人,硕士,讲师,工程师,主要从事无机化工研究及教学工作。

改性黏土矿物在废水处理中的应用研究进展闫会征,刘　菊,刘继华(天津渤海职业技术学院海洋化工系,天津300402) 摘要:简述了近5年来国内学者研究较多的膨润土、凹凸棒土、硅藻土、海泡石等4种黏土矿物改性后在废水处理中的应用研究现状,并对其今后潜在研究前景进行了讨论。

关键词:改性黏土矿物　废水处理　应用研究中图分类号:X78　文献标识码:A 文章编号:1006-7906(2011)03-0030-03Research progress of the a pplication of modified clay mineral in wastewater treatmentY AN H uizheng ,L IU J u ,L IU J ihua(T ianjin Bohai V oca tional Technical Colleg e ,Tianjin 300402,China )A bstract :T he domestic research situa tion of the application o f mo dified clay mine ral in wa stew ater trea tment in recent fiv e y ear s is summarized .T he mo dified clay includes modified bentonite ,modified attapulgite ,mo dified diatomite and modified sepi -o lite .T heir futur e development is also discussed .Key words :M odified clay mine ral ;Wastew ater tr eatment ;Resea rch of applicatio n 黏土矿物是以含铝、镁等元素为主的一类硅酸盐矿物,因其具有独特的层状结构而表现出良好的吸附和离子交换性能,且储量大、价格低、对环境无污染,是废水处理较为理想的吸附剂之一。

经过酸法、离子交换法等改性的黏土,可以提高表面活性,增强对废水中污物的吸附能力[1]。

本文就改性黏土吸附剂在废水处理中的研究进展进行综述。

1　改性膨润土在废水处理中的应用天然膨润土的表面硅氧结构具有较强的亲水性,并且层间存在大量可交换性阳离子的水解作用,使其表面通常存在一层薄水膜,因而吸附和离子交换只能在表面空隙进行,不能对疏水性有机污染物进行有效的吸附,且被吸附的重金属易解析,难以从水体中彻底去除,因此限制了其在废水处理中的应用[2]。

近年来,通过酸、偶联剂、有机物、无机盐等进行改性的膨润土对污染物的吸附能力和离子交换性能比天然膨润土有所提高。

白晓琳等以镁铝双金属离子低聚物为交联剂,按1∶1比例将AlCl 3·6H 2O 溶液和M gSO 4溶液混合后加入NaOH 溶液至pH =4,将该混合溶液在80℃老化24h ,制得交联剂[3]。

再将交联剂加入悬浊的膨润土溶液中,经静置、过滤、烘干,制得复合交联膨润土。

研究表明,镁铝交联膨润土对废水中Zn 2+去除率高达99%以上。

而天然膨润土对废水中Zn 2+去除率仅77.69%。

可见镁铝交联膨润土是一种高效的Zn2+吸附剂。

潘嘉芬等用某厂生产的天然钙基膨润土和改性膨润土对模拟含Pb 2+,Ni 2+,Cd 2+的废水分别进行了试验研究[4]。

结果表明,天然钙基膨润土和改性膨润土对废水中的Pb 2+,Ni 2+,Cd 2+有较高的去除率,可作为重金属离子Pb 2+,Ni 2+,Cd 2+的吸附剂使用。

实验表明,1g 天然钙基膨润土对Pb 2+,Ni 2+,Cd2+的最大吸附量分别为63.6,3.6,4.5mg ,吸附率分别为97%,96%,98%。

经400℃高温加热改性后的膨润土对Pb 2+,Ni 2+的吸附率分别较原土提高了2%和3%。

改性膨润土处理废水不但具有膨润土的诸多优点,且具有更高的吸附性能,能更快更彻底地去除水中多种无机及有机污染物,起到净化水质的作用。

因此,改性膨润土在废水处理中具有广阔的应用前景。

2　改性硅藻土在废水处理中的应用硅藻土是一种水合M g ,A l 和Si 的黏土矿,其主要成分为非晶质的SiO 2,还有Al 2O 3,Fe 2O 3,第32卷第3期2011年6月化学工业与工程技术J ournal o f Chemical I ndustry &Engineering V ol .32N o .3Jun .,2011　闫会征等改性黏土矿物在废水处理中的应用研究进展Mg O及一定的有机质。

硅藻土具有独特的硅藻壳体结构,吸附性强、比表面积大、孔隙度高,对污水有极好的净化效果。

工业废水中的胶体颗粒大多带负电,因此用普通硅藻土作为污水处理剂,处理效果不佳。

采用改性后的硅藻土不仅保持了传统工艺的优点,还具有沉渣可彻底取走并回收利用的特殊优点[5]。

硅藻土的改性方法有:(1)用铝、铁等带正电荷的离子对其进行表面改性;(2)加入其他絮凝剂复合制成改性硅藻土;(3)对其进行酸化、碱化、灼烧等处理。

刘景华等采用硫酸及微波辐射对硅藻土进行活化改性[6],并用于处理生活污水。

结果表明,采用2 mol/L浓度的硫酸活化硅藻土9h,并用微波活化15 min,可达到较佳活化效果。

用改性后的硅藻土处理生活污水(硫化物质量浓度约75mg/L,COD质量浓度约670mg/L),可使硫化物去除87%,COD质量浓度下降约82%,水质达到国家污水排放一级标准。

张艳丽采用NaOH改性并高温活化后的硅藻土对含氟废水进行处理[7]。

研究表明,采用10% NaOH溶液浸泡硅藻土3h,再于500℃下高温活化3h改性,室温条件下,改性硅藻土对废水中氟离子的去除效果明显优于原土。

采用100m g/L硅藻土用量,改性后的硅藻土可在60min内达到97%以上的除氟率,处理后的废水中氟离子浓度达到国家污水排放标准;而原土只有50%左右的除氟率。

溶液的酸碱性对改性硅藻土废水处理有较大影响,当溶液为酸性时去除效果较差,强碱性溶液也不利于去除氟离子,pH值约为9时去除效果最佳。

硅藻土及改性硅藻土污泥的回收利用空间大,且稳定性好,经适当的处理,可回用到农业、废水处理或建材等领域。

但因改性硅藻土废水处理还是一项较新的技术,各方面还不完善,还需加强理论和实际工程应用上的进一步研究和探索。

3　改性凹凸棒土在废水处理中的应用凹凸棒土是一种富镁硅酸盐黏土矿物,晶体结构属硅酸盐的双链结构(角闪石)和层状结构(云母类)的过渡型,为2∶1型黏土矿物。

由于它具有独特的链式结构,因而具有不同寻常的吸附性能,表面积大、吸附脱色能力强。

通过物理或化学处理改性后的凹凸棒土比表面积更大,吸附性能更强,成为工业废水处理的新材料[8]。

李瑜等以季铵盐为改性剂,对凹凸棒土进行改性反应,并用于处理含油废水[9]。

结果表明,改性剂十六烷基三甲基溴化铵用量6%、改性温度80℃、改性时间90min时,改性凹凸棒土除油及废物效果最佳,COD去除率可达98.40%。

研究还发现季铵盐表面活性剂相对分子量越大,有机改性凹凸棒土的除油能力越强。

胡涛等利用热处理方法对凹凸棒土进行改性[10],用于印染废水的吸附脱色和降低COD性能的研究。

采用420℃高温改性后的凹凸棒土吸附脱色能力最强,当印染废水的pH值在8.5～9.5时,改性凹凸棒土投入量为10～15g/L,吸附60～90 min后印染废水的COD去除率可达80%,脱色率可达98%。

处理后的废水达到国家排放标准。

4　改性海泡石在废水处理中的应用海泡石的吸附能力与其比表面积成正比,但由于天然海泡石存在表面酸性弱、通道小等缺陷,可通过酸浸或加热以除去结构中的镁和孔隙中的水,增加内表面积;还可通过离子交换的形式对海泡石进行改性,使其结构中的镁离子或硅离子被其他离子替代,提高对氨氮的吸附性能。

李魁伟等探讨了海泡石经高温处理和酸处理后对造纸废水的吸附性能变化[11],实验表明,采用250℃活化2.5h,可明显提高吸附性能,对废水COD去除率可达80%。

实验也研究了用7%的硫酸处理3 h来改性海泡石,发现对造纸废水的COD去除率可达90%。

说明高温处理和酸处理能很大程度上提高海泡石的吸附性能。

5　总结与展望a)我国黏土矿物资源丰富,废水处理技术的应用为我国丰富的黏土矿物资源开辟了广阔的市场,具有广阔的发展前景。

我国对改性黏土的开发应用总体水平还不高,应加大研发力度,加快科研成果向生产实践的转化。

b)加强对重金属和有机物复合污染物的吸附处理研究,对于改性黏土在重金属废水中的应用有理论指导意义。

c)将改性黏土吸附剂和其他废水处理技术联用进一步提高污染物的去除率,并针对性地应用于一些特殊废水的处理,是今后的研究课题之一。

参考文献:[1]　秦文淑.改性黏土的应用及其研究前景[J].广东轻工职业技术学院学报,2007,6(4):13-15.[2]　陈培榕,吴耀国,刘保超.膨润土的改性及其在重金属吸附中的研究进展[J].化工进展,2009,28(9):1647-1649.·31·收稿日期:2010-12-29作者简介:纪逸之(1976-),男,江苏无锡人,学士,工程师,主要从事环境工程水处理工作。

E -mail :jiyizhi @21cn .com化工环保曝气生物滤池工艺在毛纺印染废水升级提标改造中的应用纪逸之(无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡214072) 摘要:介绍了曝气生物滤池(BA F )工艺在太湖地区毛纺印染废水升级提标改造中的应用,设计处理规模为3000m 3/d 。

实践证明,通过该工艺改造后,毛纺印染废水出水水质达到《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/T 1072—2007)的要求。

关键词:曝气生物滤池　印染废水　提标改造中图分类号:X703　文献标识码:A 文章编号:1006-7906(2011)03-0032-03Modification treatment of printing and dyeing wastewaterfrom woolen mill with biological aerated filter processJ I Y izhi(W uxi M unicipal Design Institute Co .,Ltd ,Wux i 214072,China ) Abstract :T he modificatio n treatment of printing and dying w astew ater from wo olen mill with biological aer ated filter (BA F )pr ocess is de scribed .T he design treatment capacity is 3000m 3per day .T he results show that the wa stew ater can reach the Dischar ge Standar d o f M ain Water Po llutants for M unicipal Wastew ater T reatment Plant &Key Industrie s of Taihu A rea (DB32/T 1072-2007)af te r the treatment .Key words :Bio lo gical aerated filte r (BA F );P rinting and dy eing w astewater ;M o dificatio n t reatment 无锡协新集团有限公司是我国历史上最早的精纺面料生产企业,1989年被国务院确定为首批、毛纺行业唯一的国家一级企业。