专利名称：有机膨润土合成－废水处理一体化方法
技术领域：
本发明涉及一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法。
背景技术：
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。由于膨润土表面硅氧结构极强的亲水性及层间阳离子的水解，未经改性的膨润土吸附处理有机污染物的性能非常差。季铵盐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，显著改变了膨润土的二维纳米结构的尺寸，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，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。
有机膨润土吸附处理有机废水的工艺由有机膨润土的合成和有机废水的处理两个独立部分构成，即将事先合成的有机膨润土投入到有机废水中，经吸附处理，废水达标后排放。
有机膨润土的合成主要有三种方法湿法、预凝胶法、干法。湿法是目前常用的膨润土改性方法，即将膨润土粉分散于有机改性剂溶液中制浆，进行改型，然后经过滤、烘干、粉碎，得到有机膨润土产品。这种方法在制浆时需恒温水浴、搅拌2hr以上，耗时、耗能、消耗水资源，且有含大量表面活性剂的废水产生，需进一步处理；此外有机膨润土的合成工艺稳定性不好，直接影响有机膨润土的质量。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
本发明的目的是提供一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法。
它的步骤为1)将干燥、粉碎的20～100目膨润土原土和季铵盐阳离子表面活性剂直接投加到待处理有机废水中，膨润土原土用量与待处理有机废水量比例为1∶50～1∶5000；2)快速搅拌10～30分钟；
3)反应产物在沉淀池停留10～60分钟，土-水固液分离，废水达标后排放。
本发明将有机膨润土的合成和有机废水的处理两个独立过程一体化。即将膨润土与表面活性剂直接投入有机废水中，经搅拌、沉淀，废水达标后排放。该方法省略了有机膨润土制备的整套工序，减少了膨润土合成设备投资和运行费用，节约能源和水资源，消除了有机膨润土制备和使用过程中表面活性剂的二次污染；废水处理流程简单，操作方便，缩短了废水处理时间，吸附去除有机污染物的效率优于传统方法制备的有机膨润土，显著降低废水处理的成本，易于推广使用。
附图是有机膨润土合成-废水处理一体化工艺与常规合成-废水处理分离处理工艺比较图。
具体实施例方式
上述季铵盐阳离子表面活性剂以加入膨润土原土的阳离子交换容量(CEC)的20％～120％投加；30～100％为佳。膨润土原土用量与待处理有机废水量的比例为1∶50～1∶5000。待处理有机废水中的有机污染物为硝基苯酚、苯胺、菲、染料。土-水固液分离的有机膨润土污泥重复使用或经再生处理后回用。
实施例1在100ml碘量瓶中加入0.1g内蒙古膨润土和一定量的溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)，CTMAB的投加量按照膨润土的CEC计算(20CTMAB表示交换膨润土20％阳离子所需CTMAB的量)，20mL一定浓度的对硝基苯酚溶液(土水比为1∶200)；在25℃、150r/min条件下振荡30min后，在25℃、3000r/h的条件下离心15min；取一定量上层清液于50mL比色管中，调节pH为2～3，定容；用紫外分光光度仪测定水中对硝基苯酚的平衡浓度，计算对硝基苯酚的去除率。100CTMAB和膨润土直接投加到有机废水中，当土水比为1∶80时，10mg/L对硝基苯酚的去除率达到90％以上。
对于50～1000mg/L的对硝基苯酚溶液，在土水比为1∶200时，80CTMAB和膨润土一体化方法去除对硝基苯酚的效率比事先合成的有机膨润土提高6～20％(附图一)。
20～80CTMAB和膨润土一体化方法，在土水比为1∶200时，去除10mg/L对硝基苯酚的效率比事先合成的有机膨润土提高15～27％。
实施例2在100mL碘量瓶中分别加入0.2g膨润土(原土)和一定量的表面活性剂20mL一定浓度的苯胺溶液(土水比为1∶100)，经振荡、离心，用紫外分光光度法测定其平衡浓度，计算苯胺的去除率。对于200～1000mg/L苯胺的溶液，表面活性剂CTMAB加入量为100CEC时，一体化方法去除苯胺的效率比事先合成的有机膨润土提高5～10％。
实施例3多环芳烃(PAHs)是一类具有三致效应的有机污染物，很难被生物降解，水体中多环芳烃的污染直接危害人体健康。有机膨润土合成—废水处理一体化方法能有效去除水中的多环芳烃，当土水比为1∶100时，100CTMAB对菲的去除率几乎为100％；当土水比为1∶5000时，对菲的去除率达到90％以上。
实施例4在100mL碘量瓶中加入50mL丁基玫瑰红B染料废水，加入0.1g膨润土和100CTMAB(土水比为1∶500)，在室温下，搅拌20分钟，静置30分钟后，离心，取上层清液，水中丁基玫瑰红B用紫外可见分光光度仪测定。当丁基玫瑰红B染料浓度为10～50mg/L时，一体化方法对其去除率为75～85％。
权利要求
1.一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法，其特征在于将干燥、粉碎的20～100目膨润土原土和季铵盐阳离子表面活性剂直接投加到待处理有机废水中，膨润土原土用量与待处理有机废水量比例为1∶50～1∶5000；快速搅拌10～30分钟，停留10～60分钟，土-水固液分离，废水达标后排放。
2.根据权利要求1所述的一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法，其特征在于所说季铵盐阳离子表面活性剂以加入膨润土原土的阳离子交换容量(CEC)的20％～120％投加；
3.根据权利要求1所述的一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法，其特征在于所说膨润土原土用量与待处理有机废水量的比例为1∶100～1∶5000。
4.根据权利要求1所述的一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法，其特征在于所说季铵盐阳离子型表面活性剂的用量为投加膨润土阳离子交换总量的30～100％。
5.根据权利要求1所述的一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法，其特征在于所说待处理有机废水中的有机污染物为硝基苯酚、苯胺、菲、染料。
6.根据权利要求1所述的一种有机膨润土合成-废水处理一体化方法，其特征在于所说土-水固液分离的有机膨润土污泥重复使用或经再生处理后回用。
全文摘要
本发明公开了一种有机膨润土合成－废水处理一体化方法。它的步骤为1)将干燥、粉碎的20～100目膨润土原土和季铵盐阳离子表面活性剂直接投加到待处理有机废水中，膨润土原土用量与待处理有机废水量比例为1∶50～1∶5000；2)快速搅拌10～30分钟；3)反应产物在沉淀池停留10～60分钟，土－水固液分离，废水达标后排放。本方法省略了有机膨润土制备的整套工序，减少了膨润土合成设备投资和运行费用，节约能源和水资源，消除了有机膨润土制备和使用过程中表面活性剂的二次污染；废水处理流程简单，操作方便，缩短了废水处理时间，吸附去除有机污染物的效率优于传统方法制备的有机膨润土，显著降低废水处理的成本，易于推广使用。
文档编号C01B33/26GK1462726SQ0311625
公开日2003年12月24日 申请日期2003年4月7日 优先权日2003年4月7日
发明者朱利中, 葛渊数, 陈宝梁 申请人:浙江大学