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膨润土的改性及在有机废水处理中的应用

    

 膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩,应用广泛,目前已越来越多的应用于废水处理中,但未经处理的膨润土吸附脱色的性能较差,故一般用于废水处理的膨润土往往要经过一次或两次改性处理,以增大其比表面积,改善其吸附能力,常用的改性方法有两种:活化法,添加改进剂法,改性膨润土具有吸附脱色性能优良,废水处理效果好等特点,从而扩大了其应用范围。

  人类开发利用膨润土已有近百年历史,随着科技的发展,研究方法和手段的完善,对膨润土成分、性质和性能了解的深人以及社会发展对矿物需求的增加,膨润土矿的应用越来越广泛。20世纪2O年代,应用仅限于钻井泥浆、铸造型砂等少数几个领域,到50年代,它已成为冶金工业铁球团的粘和剂、化学工业的吸附、脱色净化剂和环保消毒防护剂,随之出现了形形色色的膨润土有机复合物,并有效地应用于污水处理中,大大扩展了膨澜土的应用领域,至今,应用膨润土的行业达l0余个,与膨润土有关的产品多达400-500种,被人们誉为万能矿物原料。

  尽管钠基膨润土的物化性能较钙基膨润土好,但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,故未经改性的膨润土吸附处理有机物的性能较差。一般用于废水处理的膨润土都经过一次或两次改性处理,常用的膨润土改性方法有两种:活化法;添加改进剂法。改性后膨润土的比表面积及吸附能力都有进一步提高,因而改善了吸附脱色等性能,提高了废水处理效果。

  天然膨润土经高温焙烧、酸或氧化等活化处理后,对废水COD的去除率及脱色率均有提高,其中,高温焙烧活化后的吸附剂对染料废水COD和色度的去除率比其它活化方法好,与原土相比,活化膨润土比表面积增加,空隙结构疏松,吸附性能得到改善。

  添加无机改进剂膨润土的无机改性是通过加入无机高分子改性剂,使分散的矿物单晶片形成柱层状缔合结构,在缔合颗粒之间形成较大的空间,能够容纳有机大分子,因此改变了原矿物在水中的分散状态及性质,提高了其对有机物的吸附和离子交换能力。

  添加有机改进剂。有机膨润土是通过在膨润土表面用有机离子(典型的为季铵结构)交换非有机离子(inH、Na)得到的,有机膨润土的矿物表面是有机相的(即季铵阳离子不会被强烈水合),因而有机膨润土要比常规膨润土对有机污染物具有更强的吸附能力。

  添加无机一有机复合改进剂。除分别对膨润土进行无机、有机改性外,还可以同时加入无机、有机物制得无机一有机复合膨润土。其制备流程一般为:先用无机聚合物处理原矿物,使其进入矿物的层间,撑大了层间距,且导致电荷反转,再加入表面活性剂,长碳链亲水性一端具有强烈的吸附架桥作用,且由于疏水作用形成长碳链尾部的强烈反应,弥补了表面吸附自由能电荷部分的不良影响,从而大大地提高了原矿物处理染料废水的效果。

  总之,无机膨润土对各种复杂成分的水处理适用性强,可有效地去除细微悬浮颗粒,但生成的絮体不及有机高分子生成的絮体大,且单独使用投药量大;相对来讲,有机膨润土用量少.絮凝速度快,介质pH及环境温度影响小,且脱色性能好.污泥量小。但目前合成的某些有机膨润土或其易水解.或其降解产物有毒.且成本较高,使其应用受到限制。因此.系统深人地研究有机一无机复合型膨润土的合成方法、合成机理、结构、性能及其在有机废水处理中的应用等,将对进一步开发新型改性膨润土及其在环境保护.特别是废水处理及环境修复中的应用具有重大意义.并为充分开发利用我国丰富的膨润土资源提供较为广阔的应用前景。

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