一种环境友好型高浓度有机废水处理方法

本发明属于废水处理，具体涉及一种环境友好型的高浓度有机废水处理方法。

背景技术：

1、粘土矿物大多是由一些直径在百分之几微米到几微米的小片状颗粒物组成，其中硅、铝、氧等是其最主要的元素。粘土矿物广泛存在于各种地质体中，特殊的晶体结构赋予其许多特性。由于粘土矿物具有比表面积大，吸附能力强，来源广泛等特点，在水处理领域成为了研究热点。

2、粘土矿物的不同结构类型对其理化性质会造成很大的影响，因此需要了解不同类型结构的粘土矿物的特征，进而了解由结构差异造成的性质差异。粘土矿物按照结构类型的不同可分为层状类型粘土和非层状类型粘土。其中层状粘土又可按照结构单元层的不同分为1∶1型和2∶1型粘土。而非层状类型粘土最常见的两种形式是架状粘土和链层状粘土。由于粘土矿物的硅氧结构具有极强亲水性，以及层间存在的阳离子水化作用，使得天然粘土吸附处理有机物的能力很差。此外，粘土表面的负电性也使得其难以处理阴离子型污染物。为了提升粘土的吸附性能，通常需要对其进行改性处理。

3、国内外针对粘土改性的研究有了很多的进展，其中研究较多的是化学改性方法。化学改性方法可以分为无机改性和有机改性两类。无机改性方法中常用的是酸化法和离子交换法。在酸化的过程中，粘土矿物的硅铝酸盐与酸发生反应，粘土层间的可交换阳离子转变成酸的可溶性盐，从而溶出，这导致层间的键力被削弱，破坏了层状晶格，扩大了层间距。酸溶液中的氢离子会置换钙镁离子，使粘土的电荷性发生变化。有机改性方法主要是利用粘土的离子交换能力，通过引入不同的有机阳离子，来改善粘土矿物的性质。通过阳离子置换作用，使层间无机阳离子与有机阳离子进行置换以后，一方面改变了层间距，提高了吸附能力，另一方面，改变了粘土的表面特性，增加了其对水体不同污染物的处理能力。

4、实际水体中污染物除了以溶解态存在外，往往还会吸附在胶体颗粒表面。因此，在处理实际废水时通常要首先考虑对水体中的胶体进行絮凝处理。由于具有选择性多、成本低廉、环境友好、无二次污染、可再生等特点，天然高分子絮凝剂成为国内外研究的热点。按照来源的不同，天然高分子可以大致分为淀粉基，纤维素基，壳聚糖基，和蛋白质基等。但是由于自然界水体中的颗粒物多为负电性，稳定悬浮的颗粒物多需要正电荷来进行破坏，因此阳离子壳聚糖基以及两性型的蛋白质基天然高分子适合用于废水的絮凝处理，同时也可作为粘土改性剂的良好选择用于粘土改性以提高其对实际水体的处理能力。

技术实现思路

1、本发明将不同类型的粘土矿物用不同的天然高分子物质进行改性反应，通过提高粘土矿物的层间距及改变其表面电荷情况，增加粘土矿物的吸附处理效果。该改性粘土制备过程简单，效果较好，且具有环境友好特性。并进一步将改性粘土与天然高分子聚合物进行复合形成强化混凝剂，应用于高浓度有机废水。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种环境友好型的天然高分子改性粘土，它是将天然高分子与粘土矿物在水溶液中充分混合后，在超声和控温搅拌条件下进行反应制备改性粘土。将改性粘土投加入废水中，经搅拌后，再投加天然高分子聚合物形成强化混凝剂。

4、一种环境友好型高浓度有机废水处理方法，步骤一：将粘土矿物与天然高分子混合进行改性反应制备得到改性粘土；步骤二：将其与天然高分子聚合物进行复配处理；步骤三：将所得的产品处理高浓度有机废水；步骤四：混凝后产物作为肥料投加到农田。

5、进一步地优选，所述粘土矿物是高岭土、膨润土、凹凸棒土或沸石，以及它们的组合。

6、进一步地优选，所述天然高分子是聚谷氨酸、壳聚糖、十六烷基三甲基溴化铵，以及它们的组合。

7、进一步地优选，所述改性粘土制备中天然高分子与粘土矿物的质量比为0.5～10。

8、进一步地优选，所述改性反应是将粘土与天然高分子在水溶液中充分混合，先进行30分钟的超声处理，然后在室温条件下，继续磁力搅拌反应48小时。

9、进一步地优选，所述改性粘土与天然高分子聚合物的投加比例为1∶100～1∶200。

10、上述废水可以通过以下方法制备：实验室制备红薯淀粉废水，红薯从当地超市购买，将其洗净后切成小块，然后放入榨汁机中，按照蒸馏水与红薯比例为5∶1的质量比进行榨汁。然后将所得的提取的液体通过四层纱布进行过滤。

11、进一步地优选，所述高浓度有机废水为淀粉废水，处理步骤：将废水放入250ml的烧杯中，工作体积为200ml。通过六位程控桨式搅拌器进行三个阶段的混凝实验。首先，废水在300rpm下进行5分钟的快速搅拌混凝，然后在80rpm下进行10分钟的缓慢搅拌阶段，最后使其自然沉降30分钟。在混凝之前用0.1mol·l-1hcl或naoh溶液将废水的ph调节至所需要的范围。

12、将合成混凝剂应用于模拟淀粉废水，所得产物作为肥料应用于农田。

13、本发明的有益效果为：不但对于废水的浊度和化学需氧量(cod)具有良好的处理效果，且同时具有去除水中总氮和总磷等小分子污染物的能力，应用于实际淀粉废水中，其吸附处理后产生的废弃物不会产生二次污染，可以直接回用至农田。

技术特征：

1.一种环境友好型高浓度有机废水处理方法，其特征在于，步骤一：将粘土矿物与天然高分子混合进行改性反应制备得到改性粘土；步骤二：将其与天然高分子聚合物进行复配处理；步骤三：将所得的产品处理高浓度有机废水；步骤四：混凝后产物作为肥料投加到农田。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘土矿物是高岭土、膨润土、凹凸棒土或沸石，以及它们的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然高分子是聚谷氨酸、壳聚糖或十六烷基三甲基溴化铵，以及它们的组合。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述改性粘土制备中天然高分子与粘土矿物的质量比为0.5～10。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述改性反应是将粘土与天然高分子在水溶液中充分混合，先进行30分钟的超声处理，然后在室温条件下，继续磁力搅拌反应48小时。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述改性粘土与天然高分子聚合物的投加比例为1∶100～1∶200。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高浓度有机废水为淀粉废水，处理步骤为：将废水放入250ml的烧杯中，工作体积为200ml；通过六位程控桨式搅拌器进行三个阶段的混凝实验；首先，废水在300rpm下进行5分钟的快速搅拌混凝，然后在80rpm下进行10分钟的缓慢搅拌阶段，最后使其自然沉降30分钟；在混凝之前用0.1mol·l-1hcl或naoh溶液将废水的ph调节至所需要的范围。

技术总结
本发明涉及一种环境友好型高浓度有机废水的处理方法：将天然高分子与粘土矿物助凝剂在不同改性条件下进行改性反应制备改性粘土，并将改性粘土与天然聚合物进行复配形成强化混凝剂用于处理高浓度有机废水。该混凝剂不但对于废水的浊度和化学需氧量(COD)具有良好的处理效果，且同时具有去除水中总氮和总磷等小分子污染物的能力，应用于实际淀粉废水中，其吸附处理后产生的废弃物不会产生二次污染，可以直接回用至农田。

技术研发人员：谢显传,张亚兰,李萌,张贵海,刘伟,徐金英,王胤丰,彭子祺
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12