膨潤土的改性及在有機廢水處理中的應(yīng)用
膨潤土是一種以蒙脫石為主要礦物的粘土巖,應(yīng)用廣泛,目前已越來越多的應(yīng)用于廢水處理中,但未經(jīng)處理的膨潤土吸附脫色的性能較差,故一般用于廢水處理的膨潤土往往要經(jīng)過一次或兩次改性處理,以增大其比表面積,改善其吸附能力,常用的改性方法有兩種:活化法,添加改進劑法,改性膨潤土具有吸附脫色性能優(yōu)良,廢水處理效果好等特點,從而擴大了其應(yīng)用范圍。
人類開發(fā)利用膨潤土已有近百年歷史,隨著科技的發(fā)展,研究方法和手段的完善,對膨潤土成分、性質(zhì)和性能了解的深人以及社會發(fā)展對礦物需求的增加,膨潤土礦的應(yīng)用越來越廣泛。20世紀2O年代,應(yīng)用僅限于鉆井泥漿、鑄造型砂等少數(shù)幾個領(lǐng)域,到50年代,它已成為冶金工業(yè)鐵球團的粘和劑、化學工業(yè)的吸附、脫色凈化劑和環(huán)保消毒防護劑,隨之出現(xiàn)了形形色色的膨潤土有機復(fù)合物,并有效地應(yīng)用于污水處理中,大大擴展了膨瀾土的應(yīng)用領(lǐng)域,至今,應(yīng)用膨潤土的行業(yè)達l0余個,與膨潤土有關(guān)的產(chǎn)品多達400-500種,被人們譽為萬能礦物原料。
盡管鈉基膨潤土的物化性能較鈣基膨潤土好,但由于膨潤土表面硅氧結(jié)構(gòu)極強的親水性及層間陽離子的水解,故未經(jīng)改性的膨潤土吸附處理有機物的性能較差。一般用于廢水處理的膨潤土都經(jīng)過一次或兩次改性處理,常用的膨潤土改性方法有兩種:活化法;添加改進劑法。改性后膨潤土的比表面積及吸附能力都有進一步提高,因而改善了吸附脫色等性能,提高了廢水處理效果。
天然膨潤土經(jīng)高溫焙燒、酸或氧化等活化處理后,對廢水COD的去除率及脫色率均有提高,其中,高溫焙燒活化后的吸附劑對染料廢水COD和色度的去除率比其它活化方法好,與原土相比,活化膨潤土比表面積增加,空隙結(jié)構(gòu)疏松,吸附性能得到改善。
添加無機改進劑膨潤土的無機改性是通過加入無機高分子改性劑,使分散的礦物單晶片形成柱層狀締合結(jié)構(gòu),在締合顆粒之間形成較大的空間,能夠容納有機大分子,因此改變了原礦物在水中的分散狀態(tài)及性質(zhì),提高了其對有機物的吸附和離子交換能力。
添加有機改進劑。有機膨潤土是通過在膨潤土表面用有機離子(典型的為季銨結(jié)構(gòu))交換非有機離子(inH、Na)得到的,有機膨潤土的礦物表面是有機相的(即季銨陽離子不會被強烈水合),因而有機膨潤土要比常規(guī)膨潤土對有機污染物具有更強的吸附能力。
添加無機一有機復(fù)合改進劑。除分別對膨潤土進行無機、有機改性外,還可以同時加入無機、有機物制得無機一有機復(fù)合膨潤土。其制備流程一般為:先用無機聚合物處理原礦物,使其進入礦物的層間,撐大了層間距,且導致電荷反轉(zhuǎn),再加入表面活性劑,長碳鏈親水性一端具有強烈的吸附架橋作用,且由于疏水作用形成長碳鏈尾部的強烈反應(yīng),彌補了表面吸附自由能電荷部分的不良影響,從而大大地提高了原礦物處理染料廢水的效果。
總之,無機膨潤土對各種復(fù)雜成分的水處理適用性強,可有效地去除細微懸浮顆粒,但生成的絮體不及有機高分子生成的絮體大,且單獨使用投藥量大;相對來講,有機膨潤土用量少.絮凝速度快,介質(zhì)pH及環(huán)境溫度影響小,且脫色性能好.污泥量小。但目前合成的某些有機膨潤土或其易水解.或其降解產(chǎn)物有毒.且成本較高,使其應(yīng)用受到限制。因此.系統(tǒng)深人地研究有機一無機復(fù)合型膨潤土的合成方法、合成機理、結(jié)構(gòu)、性能及其在有機廢水處理中的應(yīng)用等,將對進一步開發(fā)新型改性膨潤土及其在環(huán)境保護.特別是廢水處理及環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用具有重大意義.并為充分開發(fā)利用我國豐富的膨潤土資源提供較為廣闊的應(yīng)用前景。