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第19卷第2期2013年4月doi ：10．3969巧．i ss n ．1008-5548．2013．02．014有机改性膨润土吸附污水中C P 的研究田英，罗平，张辉(南京工业大学环境学院，江苏南京210009)摘要：以十六烷基三甲基溴化铵为有机插层剂，研究钠基膨润土有机化的影响因素及有机膨润土吸附低浓度含C ，废水的热力学行为。
结果表明，制备有机膨润土的优化工艺条件是：体系pH 为7，活化温度为70℃，配料比为1．1m m ol ／g ，固液比为0．05#m L ，活化时间为1h ；当有机膨润土的质量浓度为8g ／L 时，对水溶液中C r 6+的去除率可达98％以上；有机膨润土吸附C ，符合Fr eundl i ch 等温吸附方程。
关键词：膨润土；有机改性；吸附中图分类号：X 703文献标志码：A文章编号：1008—5548(2013)02—0056—04St udyonA ds or pt i on ofC P byO r gani c Modi f i e d B ent oni t e T I A N Y i ng ，L U O 只增，ZH A N G Hui (Col l ege ofEnvi ronm ent ，N anj i ng U n i ver si t y of T echnol o gyN anj i ng 210009，C hi na)A bst r a c t ：T he i nf l uence f act or s of s o di u m bas ed or ga ni c be nt on i t e andt her m od ynam i cbe ha vi or s ofor ga ni cbe nt on i t eadsor bi ngt he l owco ncen t r a t i on C r6+w a st e w at er w er e st u di ed ．t a ki ng cet yl t r i m et hyla m m o —ni um br o m i deasor ga ni c i nt er cal at i on agent ．T he r es ul t s s how t h att heopt i m i zat i o n con di t i o ns of pr epar i ng or ga ni c ben t oni t ear e asf o l l ow s ，t hes yst e mpH i s 7，t he r eac t i on t e m per at ur e i s 70℃，t he mo di f i e r dos age i s 1．1m m 01／g ．t he l i qui d —s ol i d r at i o i s O ．05g ／m L and t he act i vat ed t i me i s 1h ．W he n t hem ass co ncen t r a t i on ofor ga ni c be nt on i t ei s8g ／L ，t her em oval r ate of C ，ca l l r e ach m o r e t ha n 98％．The ad sor pt i o n of C ，byor gani cbe nt on i t e f o l l ow s F r eu ndl i c h i s ot h er mm odel ．K eyw ords ：bent oni t e ；or ga ni c m odi f i cat i on ；adsor pt i on铬及其化合物在工业上应用十分广泛，冶金、电镀、染料等许多行业都会产生大量的含铬废水。
膨润土污水处理方法随着城市化进程的加快，城市污水处理成为环保行业中的热门话题。
其中，膨润土污水处理方法成为近年来广受关注的一种新型污水处理技术。
一、膨润土的特性膨润土属于硅酸盐类矿物质，具有极强的吸附性和离子交换性。
其分子结构中含有大量的正电荷，可以吸附水中的负离子，如氨氮、磷酸盐、硝酸盐等。
膨润土还具有极强的吸附水分能力，和优良的过滤性能，可以有效地去除水中的颗粒物和悬浮物。
二、膨润土在污水处理中的应用1、膨润土作为污水深度处理材料在污水处理厂的后期处理过程中，污水已经去除了大部分有机物和悬浮物，但仍然含有较高浓度的无机盐和微量的有机物。
这时，需要采用一些高级处理技术，将水质进一步提升。
膨润土被广泛应用于此类污水的深度处理过程中。
将膨润土与其他填料混合，可以制成过滤层，充当生物滤池的滤料，用于去除废水中的硝酸盐、磷酸盐、重金属等物质。
2、膨润土作为污泥脱水剂污水处理厂所产生的污泥需要进一步处理，将其中的水分去除，使其成为干燥的污泥。
膨润土可以作为污泥脱水剂，有效地降低污泥的含水率。
膨润土的吸水性可以将污泥中的水吸附，而其内部的空隙可以将污泥颗粒牢牢固定住，从而实现污泥水分的脱离。
3、膨润土作为固体废物再生材料污水处理后所产生的污泥本身也是一种固体废物。
膨润土与污泥混合，可以形成生态回收物料，用于种植土的制作，或者用于改良工厂土壤，在土壤中加入膨润土，可以吸附有害物质，同时提升土壤肥力。
三、膨润土污水处理方法的优点1、膨润土具有很高的吸附性能。
水中的有害物质在膨润土中剧烈吸附，可快速去除水中的污染物质，使水质水平大幅度提高。
2、采用膨润土污水处理方法具有节能环保的优点。
相对于传统的深度处理过程，可以节省大量的化学物质、电力等资源成本。
3、运用膨润土进行污泥脱水有利于污泥干燥和减少污泥的输送成本，同时，运用再生污泥正确，可以实现资源化利用，但是要记住废物处理还是要采用正确的方法。
四、结语随着环保技术水平的不断提高，膨润土作为一种新型环保材料，被广泛地应用于污水处理过程中。
用有机膨润土吸附处理含铬(Ⅵ)废水的研究杨明平,傅勇坚(湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201)[摘 要] 采用溴化十六烷基三甲铵(CT MAB )对天然膨润土进行了有机改性处理,并在静态条件下,进行了有机膨润土对含Cr (Ⅵ)工业废水的吸附试验。
研究了CT MAB 浓度、有机膨润土用量、废水pH 值、搅拌时间等因素对Cr (Ⅵ)去除率的影响,确定了用有机膨润土处理含Cr (Ⅵ)废水的适宜条件。
结果表明,有机膨润土能有效地除去废水中的Cr (Ⅵ),其最佳工艺条件为废水pH 值310～510、搅拌时间约30m in 、有机膨润土用量10g/L,按该工艺条件对含Cr (Ⅵ)35mg/L 左右的废水进行处理,铬的去除率达到98.0%以上,处理后的水样中Cr (Ⅵ)含量小于0.50mg/L,达到国家排放标准。
[关键词] 废水处理;含Cr (Ⅵ)废水;改性有机膨润土;工艺[中图分类号]X781.1 [文献标识码]B [文章编号]1001-1560(2006)02-0067-03 [收稿日期] 200509210 前 言电镀厂镀铬清洗废水中的铬主要以Cr O 2-4和Cr 2O 2-7的形式存在,且大多超过了国家规定的排放标准。
目前常用的含铬废水的多种处理方法[1,2]各有其优点,但都存在成本高、材料消耗量大或原料来源困难的问题,有的甚至还造成新的污染。
利用膨润土吸附处理镀铬废水,膨润土经溴化十六烷基三甲铵(CT MAB )改性后对铬(Ⅵ)离子具有较强的去除作用。
因此,本工作研究了有机膨润土处理镀铬废水的工艺。
1 试 验1.1 主要材料及仪器试验用膨润土取自湖南临澧,含石英、长石、珍珠岩等杂质,膨润土中蒙脱石含量约80%,膨润土膨胀倍数≥9,胶质价55%～85%,其化学成分见表1。
浓硫酸(分析纯);氢氧化钠(分析纯);溴化十六烷基三甲铵(化学纯);含铬(Ⅵ)废水:取自湘潭某电镀厂镀铬清洗废水,Cr (Ⅵ)离子含量30～50mg/L,pH 值5～9。
表1 膨润土的主要化学成分%成分Si O 2A l 2O 3Fe 2O 3Mg O Ca O Na 2O K 2O H 2O MnO Ti O 灼烧失重量质量分数60.09011.2201.4603.0203.2202.5601.1805.3100.0450.1509.360 主要仪器有7230G 型分光光度计,PHS 23C 型酸度计,HY 22型多用调速搅拌器。
1.2 有机膨润土的制备原土预处理:先将膨润土原土用水浸泡10h,水洗3次后风干至恒重,再研磨,过180目筛,备用。
膨润土的有机改性:有机膨润土的制备大致可以分为干法、湿法、预凝胶法3大类[3],本试验采用湿法。
在250mL 锥形瓶中加入蒸馏水并放于恒温水浴中加热到60℃后,将一定量的膨润土原土加入其中,用手振荡几次使其分散,然后迅速加入一定浓度的溴化十六烷基三甲铵(CT MAB ),在恒温水浴中继续振荡约10m in 后放于室温下静置24h 使其充分交换,真空抽滤后用蒸馏水洗涤。
这个过程需连续进行2次以除去附在膨润土表面的有机物;再在40℃左右下干燥,然后研磨过120目筛即得到试验所需的改性有机膨润土。
1.3 静态吸附性试验时移取150mL 含铬废水于250mL 烧杯中,用1mol/L H 2S O 4或1mol/L Na OH 溶液调节废水的pH 值到所需范围;再加入一定量的有机膨润土,室温下快速搅拌(转速120r/m in )一定时间,取出过滤,蒸馏水洗涤。
采用PHS 23C 型酸度计测定溶液的pH 值;用二苯碳酰二肼分光光度法测定Cr (Ⅵ)离子浓度[4],计算膨润土的吸附容量及Cr (Ⅵ)离子的去除率。
2 结果与讨论2.1 CT M AB 浓度对有机膨润土吸附性能的影响试验表明,有机膨润土对Cr (Ⅵ)离子的去除率与有机改性时所用的CT MAB 浓度有关(见表2)。
由表2可以看出,改性时随着CT MAB 浓度的增加,有机膨润土对Cr (Ⅵ)离子的去除率呈增大趋势,可能是膨润土在有机改性时,CT MAB 进入了膨润土的层状结构中,从而使有机膨润土的层间距比原土有不同程度的增大,增大值与改性所用的CT MAB 浓度有关[5]。
考虑到废水处理的成本因素,采用质量分数5%的CT MAB 对膨润土进行有机改性。
表2CT M AB 浓度对有机膨润土吸附性能的影响%CT MAB 质量分数 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.07.0Cr (Ⅵ)去除率78.280.590.495.998.798.899.099.42.2 用有机膨润土处理含Cr(Ⅵ)废水的适宜条件(1)pH 值。
将一批150mL 含35mg/L Cr (Ⅵ)的废水调至不同的pH 值,分别加入1.5g有机膨润土,控制搅拌速度120r/m in,其pH 值对Cr (Ⅵ)去除率的影响见图1。
由图1可见,pH 值对有机膨润土的处理效果影响较大。
当废水pH =4时,有机膨润土对Cr (Ⅵ)离子的去除率最大,达到98.7%。
在pH =3.0～5.0范围内,处理效果都比较理想,Cr (Ⅵ)的去除率均达到97.0%以上。
因此,将pH 值控制在3.0～5.0范围内较为适宜。
图1 pH 值对Cr (Ⅵ)去除率的影响(2)搅拌时间。
将一批150mL 含35mg/L Cr (Ⅵ)的废水调节pH =3.0～5.0,然后分别加入1.5g 有机膨润土,控制搅拌速度120r/m in,不同搅拌时间对废水中Cr (Ⅵ)离子去除率的影响见表3。
结果表明,随搅拌时间的延长,Cr (Ⅵ)离子的去除率逐渐升高,而且有机膨润土吸附Cr (Ⅵ)离子的速率较快,搅拌30m in 即达到吸附平衡。
因此,试验时将搅拌时间控制在30m in 左右。
表3 搅拌时间对Cr(Ⅵ)去除率的影响搅拌时间/m in 10203060120150180Cr (Ⅵ)去除率/%73.691.298.998.998.998.998.9 (3)有机膨润土用量。
将一批150mL 含35mg/L Cr (Ⅵ)的废水调节pH =3.0～5.0,分别加入不同量的有机膨润土,搅拌30m in 后,过滤并测定滤液中Cr (Ⅵ)离子的浓度,结果见表4。
由表4可以看出,Cr (Ⅵ)离子的去除率随有机膨润土用量的增加而增大,当有机膨润土的用量达到1.5g 时,Cr (Ⅵ)离子的去除率达到98.0%以上,出水中Cr (Ⅵ)离子的含量符合G B 8978-1996(污水综合排放标准);而且当用量达到1.5g 以后,Cr (Ⅵ)离子的去除率增加缓慢并趋于恒定。
因此,为了保证有机膨润土具有良好的处理效果及较低的用量,试验时投加有机膨润土的量控制在1.5g 左右,即按1L 废水加入10.0g 有机膨润土较为合适。
表4 有机膨润土用量对Cr(Ⅵ)去除率的影响有机膨润土用量/g0.30.60.9 1.2 1.5 1.8 2.1Cr (Ⅵ)去除率/%74.580.493.896.298.698.798.9 在上述最佳试验条件下,用有机膨润土对多组含35mg/L Cr (Ⅵ)的废水进行了处理,处理后水样中Cr (Ⅵ)离子浓度均小于0.5mg/L,低于G B 8978-1996的排放标准要求。
2.3 有机膨润土与活性炭去除Cr(Ⅵ)的对比在pH 值、搅拌速度和搅拌时间均相同的条件下,按上述试验方法加入1.5g有机膨润土和粉状活性炭分别处理150mL含Cr(Ⅵ)废水,结果见表5。
结果表明,当处理低浓度废水时有机膨润土的处理效果和活性炭的处理效果相近;当处理高浓度废水时有机膨润土的处理效果要优于活性炭。
因此,对于处理含Cr(Ⅵ)废水,经CT MAB改性所得到的有机膨润土是一种很好的吸附材料。
表5 有机膨润土与活性炭处理Cr(Ⅵ)的效果吸附剂ρ废水/(mg・L-1)ρ残余/(mg・L-1)去除率/%有机膨润土15.0045.000.092.5799.494.3活性炭15.0045.000.177.7998.982.72.4 有机膨润土吸附Cr(Ⅵ)的机理膨润土对Cr(Ⅵ)离子的吸附主要是物理吸附,对Cr(Ⅵ)离子的吸附率主要取决于吸附表面积的大小。
构成膨润土的蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物,由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成,属于2ζ1型的三层黏土矿物,水分子或其他交换性阳离子可以进入层间,但是由于六价铬离子在水中主要以Cr O2-4, Cr2O2-7等基团存在,很难进入层间,所以膨润土原土对Cr(Ⅵ)离子的吸附效果不佳。
当膨润土用有机胺阳离子表面活性剂———CT MAB改性时, CT MAB会进入蒙脱石层间,并层状平铺在膨润土的层间[6],多层有机物的层铺撑开层间,既增大了层间距,又使有机膨润土的吸附面积得到大幅度提高,有利于Cr(Ⅵ)的进入。
另外,在膨润土表面, CT MAB的非极性脂肪链端构成微“有机相”,又增大了膨润土的疏水性,更进一步提高了膨润土的表面吸附能力。
因此,有机膨润土具有较大的吸附表面积,而且层间距较大,有利于Cr O2-4和Cr2O2-7进入,对Cr(Ⅵ)离子具有较高的吸附交换性能,从而达到有效去除废水中Cr(Ⅵ)离子的目的。
3 结论(1)有机膨润土对环境危害大的Cr(Ⅵ)离子具有很好的吸附作用,吸附能力强,是一种理想的水处理吸附剂。
(2)有机膨润土吸附废水中Cr(Ⅵ)离子的吸附机理主要是物理吸附,Cr(Ⅵ)离子的吸附率主要取决于有机膨润土吸附表面积的大小。
(3)用有机膨润土吸附处理含Cr(Ⅵ)废水的最佳工艺条件为:废水pH值3.0～5.0,搅拌时间约30m in,有机膨润土用量10g/L。
按此工艺对含35mg/L左右Cr(Ⅵ)的废水进行处理,铬去除率达到98.0%以上。
[参考文献][1] 马洪芳,刘志宝.用铝盐絮凝剂处理含铬废水的研究[J].材料保护,2003,36(3):53～54.[2] 夏清.化学还原法处理含铬废水工艺条件研究[J].无机盐工业,2003,35(3):37～39.[3] 朱利中.有机膨润土在废水处理中的应用及其进展[J].环境科学进展,1998,6(3):53～61.[4] 污染源统一监测分析方法编写组.污染源统一监测分析方法[M].北京:技术标准出版社,1983. [5] 朱利中,张 淳.有机膨润土吸附苯酚的性能及其在水处理中的应用初探[J].中国环境科学,1994,14(5):346～349.[6] 龚静平,祝万鹏.膨润土的改性及对染料废水的处理研究[J].中国给排水,1998,14(4):7～9.[编辑:魏兆军](上接第66页)要认真操作,注意浸涂质量,有效达到防银变色和保证银镀层质量的目的。
3 镀层质量检测银镀层外观质量通过目测检查,要求镀层结晶细致,连续完整,结合良好,光洁,呈色泽均匀的银白色,无粗糙、发暗起皮、起泡、脱落、麻点、烧焦等疵病,外观不合格者应予剔除并返修重镀。
