膨潤(rùn)土的改性及在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用
膨潤(rùn)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(lái)越多的應(yīng)用于廢水處理中,但未經(jīng)處理的膨潤(rùn)土吸附脫色的性能較差,故一般用于廢水處理的膨潤(rùn)土往往要經(jīng)過(guò)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(jìn)劑法,改性膨潤(rùn)土具有吸附脫色性能優(yōu)良,廢水處理效果好等特點(diǎn),從而擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用膨潤(rùn)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(duì)膨潤(rùn)土成分、性質(zhì)和性能了解的深人以及社會(huì)發(fā)展對(duì)礦物需求的增加,膨潤(rùn)土礦的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。20世紀(jì)2O年代,應(yīng)用僅限于鉆井泥漿、鑄造型砂等少數(shù)幾個(gè)領(lǐng)域,到50年代,它已成為冶金工業(yè)鐵球團(tuán)的粘和劑、化學(xué)工業(yè)的吸附、脫色凈化劑和環(huán)保消毒防護(hù)劑,隨之出現(xiàn)了形形色色的膨潤(rùn)土有機(jī)復(fù)合物,并有效地應(yīng)用于污水處理中,大大擴(kuò)展了膨?yàn)懲恋膽?yīng)用領(lǐng)域,至今,應(yīng)用膨潤(rùn)土的行業(yè)達(dá)l0余個(gè),與膨潤(rùn)土有關(guān)的產(chǎn)品多達(dá)400-500種,被人們譽(yù)為萬(wàn)能礦物原料。
盡管鈉基膨潤(rùn)土的物化性能較鈣基膨潤(rùn)土好,但由于膨潤(rùn)土表面硅氧結(jié)構(gòu)極強(qiáng)的親水性及層間陽(yáng)離子的水解,故未經(jīng)改性的膨潤(rùn)土吸附處理有機(jī)物的性能較差。一般用于廢水處理的膨潤(rùn)土都經(jīng)過(guò)一次或兩次改性處理,常用的膨潤(rùn)土改性方法有兩種:活化法;添加改進(jìn)劑法。改性后膨潤(rùn)土的比表面積及吸附能力都有進(jìn)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(rùn)土經(jīng)高溫焙燒、酸或氧化等活化處理后,對(duì)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(duì)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(rùn)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(wú)機(jī)改進(jìn)劑膨潤(rùn)土的無(wú)機(jī)改性是通過(guò)加入無(wú)機(jī)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(jī)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(duì)有機(jī)物的吸附和離子交換能力。
添加有機(jī)改進(jìn)劑。有機(jī)膨潤(rùn)土是通過(guò)在膨潤(rùn)土表面用有機(jī)離子(典型的為季銨結(jié)構(gòu))交換非有機(jī)離子(inH、Na)得到的,有機(jī)膨潤(rùn)土的礦物表面是有機(jī)相的(即季銨陽(yáng)離子不會(huì)被強(qiáng)烈水合),因而有機(jī)膨潤(rùn)土要比常規(guī)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)污染物具有更強(qiáng)的吸附能力。
添加無(wú)機(jī)一有機(jī)復(fù)合改進(jìn)劑。除分別對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行無(wú)機(jī)、有機(jī)改性外,還可以同時(shí)加入無(wú)機(jī)、有機(jī)物制得無(wú)機(jī)一有機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土。其制備流程一般為:先用無(wú)機(jī)聚合物處理原礦物,使其進(jìn)入礦物的層間,撐大了層間距,且導(dǎo)致電荷反轉(zhuǎn),再加入表面活性劑,長(zhǎng)碳鏈親水性一端具有強(qiáng)烈的吸附架橋作用,且由于疏水作用形成長(zhǎng)碳鏈尾部的強(qiáng)烈反應(yīng),彌補(bǔ)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(wú)機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)各種復(fù)雜成分的水處理適用性強(qiáng),可有效地去除細(xì)微懸浮顆粒,但生成的絮體不及有機(jī)高分子生成的絮體大,且單獨(dú)使用投藥量大;相對(duì)來(lái)講,有機(jī)膨潤(rùn)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(jī)膨潤(rùn)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(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合型膨潤(rùn)土的合成方法、合成機(jī)理、結(jié)構(gòu)、性能及其在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用等,將對(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型改性膨潤(rùn)土及其在環(huán)境保護(hù).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(kāi)發(fā)利用我國(guó)豐富的膨潤(rùn)土資源提供較為廣闊的應(yīng)用前景。