[发明专利]膨润土协同超声波处理有机物废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膨润土协同超声波处理有机物废水的方法，特别涉及同时含有阳离子表面活性剂和其他有机物的废水的处理方法。

背景技术

超声辐射水体中的有机污染物，尤其是难生物降解的有机污染物是近年来发展的一项新型水处理技术。频率在15～1000kHz的超声波辐照水体中的有机污染物是由空化效应引起的物理化学过程，超声空化是指液体中的微小气泡核在超声波作用下被激化，表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力过程，这一过程可以把声场能量高度集中于极小的空化泡内，并在空化气泡快速闭合的瞬间产生放电、发光、高温、高压、高能量密度、冲击波、微射流及微聚变等物理和化学效应，它集高级氧化、焚烧、超临界氧化等多种水处理技术的特点于一身，加之操作简单，对设备的要求较低，常常应用于环境保护领域，特别是用在处理废水中毒性高、难降解的有机污染物方面；虽然超声波的使用在一定程度上促进了废水的降解，但对难降解物质需要长时间的超声振荡，该过程需要耗费较大能量，延长了废水处理的停留时间，增大了设备投资。

膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩，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2∶1型的三层粘土矿物，晶层间距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。季铵盐类阳离子表面活性剂可通过离子交换作用进入膨润土的层间，显著改变膨润土的二维纳米片层间的尺寸，层间由亲水性变为疏水性，吸附机理由表面吸附变为分配作用为主，吸附去除水中有机污染物的效率比原土高几十到几百倍。近年来，利用阳离子改性得到的有机膨润土在废水处理及污染环境修复中的应用已成为国内外环境科学与工程领域研究的热点。传统的膨润土在废水处理方面的应用需要将膨润土经有机改性得到有机膨润土，其处理有机废水的工艺由两个独立部分构成：一是有机膨润土的合成和有机废水的处理。常见的湿法合成技术需恒温水浴、搅拌2hr以上，耗时耗能和消耗水资源，且有产生含有大量表面活性剂的废水，需进一步处理，此外有机膨润土的合成工艺稳定性不好，直接影响了膨润土改性的质量。此外，吸附过程中，由于改性后膨润土表面疏水性增强，在水中分散困难而利用率低，并且处理后固-液分离困难，影响出水浊度，不利于膨润土污泥的回收利用，这些均限制了有机膨润土在废水处理和污染环境修复中的应用。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提出了一种有效的膨润土协同超声波处理有机物废水的新方法。

本发明采用的技术方案是；将颗粒状或粉碎的10～100目膨润土投加到有机物废水中，膨润土和待处理废水的质量比为1∶50～1∶10000；施加频率为20kHz～120KHz，功率100W～1200W的超声波作用10s～10min；反应产物在沉淀池停留10～60min，土-水沉降分离，废水达标后排放。

本发明的有益效果是：

(1)废水经超声波3s-60s的短时间振荡处理，利用膨润土迅速和废水中阳离子表面活性剂发生反应，同时吸附有机污染物达到平衡，以较短的处理时间得到较高的污染物去除率，实现难降解有机废水在短时间内得到高效吸附净化，达到排放标准，处理时间缩短到现有技术的1/10以上，同时废水中存在的微生物对污染物的降解活性提高约20％～30％。

(2)对同时含苯酚和氯代十六烷基吡啶废水的处理，经膨润土协同超声反应一定时间后，对苯酚和氯代十六烷基吡啶的去除率可分别达85％和99％以上，如果仅超声振荡，在较短的时间内基本没有去除效率。如果不利用超声波，长时间(10 h以上)吸附处理，平衡后对苯酚的去除率也仅有50％左右。

(3)同时使用膨润土吸附处理，使得处理相同量的废水所需要的反应器大大减小，节省了前期投资；膨润土无需作任何改性，大大简化了工艺；吸附过程不需搅拌，操作简单，扩大了膨润土在废水处理方面的应用前景。

(4)实现膨润土无需改性即可用于废水处理，大大节约成本。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和6个实施例对本发明作进一步详细说明。