[发明专利]有机废水改性膨润土吸附剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机废水改性膨润土吸附剂及其制备方法。

背景技术

膨润土为含水的层状硅铝酸盐，属于晶形为2∶1三层结构的含水铝硅酸盐矿物。每个晶层由两层硅氧四面体中夹一层铝氧八面体构成，四面体的顶端氧指向结构层中央与八面体共用，并将三层联结在一起。这种结构沿a、b轴向无限延长，沿c轴方向以一定的间距重叠。多个这样的晶片自发层叠堆积，形成了膨润土颗粒。晶片层间由弱的范德华力键合或静电作用连接，各层间容易解离，有时会相互滑动。

膨润土具备亲水疏油的特点，其层板层间距约为1.2nm，在膨润土片层中，部分高价阳离子被低价阳离子置换，而高低价阳离子间的同晶置换造成膨润土片层负电荷过剩，过剩的负电荷需要通过层间吸附游离的NH₄⁺，Na⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Cu²⁺，Cr³⁺等阳离子来平衡，以保持其电中性。因此，膨润土可以广泛的用于有机胺类废水和重金属废水的处理。但是由于膨润土亲水疏油和层板层间距较小等原因，不利于辛醇水分配系数大和空间结构复杂的污染物接近或进入层板层间，使得膨润土的吸附处理能力有限。

改性膨润土可以解决以上问题。目前的有机改性膨润土一般采用有机季铵盐等插层改性以及微波和超声等协同改性而得，经有机修饰的膨润土使其片层层间距和比表面积增大，改善其微观形貌增加有效的吸附点位，通过阳离子交换和表层分子间作用力等方式提高了对难溶于水、较大分子量、结构较复杂的物质的吸附。在实际废水处理中，有机改性膨润土则表现出比普通膨润土更好的脱色效果和较高的COD去除率。但是，由于在加工制备有机改性膨润土的过程中使用了大量的有机季铵盐类表面活性剂和清洗水以及微波和超声等协同改性，废水量和污染物增加了，同时生产成本和投资都提高了，推广应用受到影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机废水改性膨润土吸附剂及制备方法，本发明能够广泛的用于有机废水中较大分子量、结构较复杂的有机胺类物质的吸附。

本发明的有机废水改性膨润土吸附剂，其特征在于该吸附剂为利用有机胺类废水中的有机胺作为改性剂，对已提纯的钠基或钙基膨润土进行改性而得到的吸附剂。

本发明是以有机废水中有机胺类污染物为改性剂，以提纯的膨润土粉料为原料，加入到有机胺类废水中常温搅拌10-120分钟，然后过滤，得到有机废水改性膨润土滤饼，在90-105℃条件下烘干、研磨，得有机废水改性膨润土，然后将其置入马弗炉中焙烧，冷却至常温后即获得有机废水改性膨润土吸附剂。

本发明所述的提纯膨润土是采用钠基或钙基膨润土和蒸馏水按1∶10的质量比混合，水浴保持温度在40-80℃搅拌24小时，然后静置6小时，弃去下层的沙土，取上清液过滤得滤饼，滤液可用于下次提纯，将滤饼在烘箱中90-105℃下烘干，研磨，过200目筛制得提纯膨润土。

本发明所述的有机胺类废水是指含嘧啶醇废水和含呋喃酚废水，有机胺浓度为500mg/L-5000mg/L。

本发明所述提纯膨润土的投料量是以有机胺类废水中有机胺污染物的质量为基准，与有机胺类污染物的质量比为1∶5-1∶10。

本发明所述的焙烧方法是将有机废水改性膨润土置于马弗炉中焙烧2-6小时，马弗炉以10-40℃/min的升温速度加热至250-400℃，即得本发明有机废水改性膨润土吸附剂。

本发明采用有机废水中结构简单的有机胺类物质插层修饰改性，再将其在一定温度下焙烧，制备有机改性膨润土。经焙烧处理的有机改性膨润土不仅提高了膨润土的层板层间距，而且在焙烧过程中有机物部分炭化，提高了其吸附能力和脱色效果，从而提高了膨润土对空间结构复杂的有机胺类污染物的吸附处理能力，达到了对废水脱色，有效降低COD的目的。

本发明由于采用250-400℃的低温焙烧，使吸附在膨润土表层的有机分子能够碳化，部分分子在气化或生成CO₂在释放的过程中对膨润土表面刻蚀可使膨润土比表面积增加。而里层吸附的有机分子在膨润土层板的阻隔下，由于氧气分子稀少，而温度又不高，使其保持原有分子结构，进而增加了膨润土的层间距，提高了膨润土对空间结构复杂的有机胺类污染物的吸附能力。焙烧处理后的改性膨润土可用来处理其他的废水，插层、吸附处理后再焙烧处理，可循环套用。本发明既能获得优质的吸附剂产品，又能实现工艺简单，成本低廉，节能减排。