CN101254925A - 一种膨润土回收利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膨润土回收利用的方法，先加入阳离子表面活性剂湿法合成有机膨润土，在加入阳离子表面活性剂的同时还添加铁离子，合成带有铁离子的有机膨润土，在有机膨润土吸附有机物从废水中沉降分离后添加过氧化氢到膨润土中，再以超声波加速氧化有机污染物，最后得到循环利用的膨润土，该方法简单易行且成本小，增加了有机膨润土在废水处理中固液分离性能，再生时间短、再生彻底，解决有机膨润土吸附处理后带来污染转移的问题。

Description

一种膨润土回收利用的方法
技术领域
本发明涉及一种膨润土回收利用的方法。
背景技术
膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物组成的粘土岩，是应用最为广泛的非金属矿产之一。有机膨润土是用有机阳离子(有机铵盐、季铵盐等)取代蒙脱石中的层间可交换阳离子，从而使膨润土由亲水疏油性改为亲油疏水性的有机膨润土。常见的改性方法有湿法、干法和半干法。有机膨润土的湿法合成是将膨润土原矿粉分散在水中制成浆液，加入有机改性剂，在充分搅拌条件下完成离子交换，达到有机化的目的。有机膨润土在废水处理中主要作为吸附剂，去除水中有机污染物的效果非常好，如用十六烷基三甲基溴化铵改性的膨润土吸附处理水中α-、β-萘胺，α-萘酚，其去除率均大于95％。研究表明有机膨润土吸附有机污染物如多环芳烃、染料、农药等污染物的性能与活性炭相当，但膨润土在废水处理时的缺陷是：废水中固-液分离困难、回收利用难，导致在污染控制中的应用基本停留在实验室研究阶段，严重制约其大规模推广应用。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供了一种膨润土回收利用的方法，用该方法可以解决有机膨润土吸附处理有机废水后污染物转移的问题，并重复利用膨润土。
本发明采用的技术方案是：先加入阳离子表面活性剂湿法合成有机膨润土，在加入阳离子表面活性剂的同时还添加铁离子，合成带有铁离子的有机膨润土，在有机膨润土吸附有机物从废水中沉降分离后添加过氧化氢到膨润土中，再以超声波加速氧化有机污染物，最后得到可循环利用的膨润土。
所述铁离子为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁等铁盐所含铁离子，铁离子的添加量为：5％～50％CEC；
所述过氧化氢添加量为在每千克的干重膨润土中加入5g～50g。；
所述超声波频率为20kHz～120kHz、功率为200W～2000W，作用时间为5～10min。
本发明的有益效果是：
(1)由于有机膨润土中有铁的存在，加速其在吸附后的沉降速度，增加了有机膨润土在废水处理中固液分离性能。
(2)过氧化氢在被铁催化后产生羟基自由基可以将被吸附在膨润土层间的污染物氧化，利用超声波的“空化效应”可以加速污染物的氧化，使得再生时间短、再生彻底。
(3)该方法简单易行且成本小，解决有机膨润土吸附处理后带来污染转移的问题。
具体实施方式
常见的湿法合成有机膨润土的方法是以水为分散介质，将膨润土制作成浆液，再与有机阳离子进行交换反应，充分搅拌完成离子交换，制得有机膨润土，有机膨润土吸附有机物后从废水中沉降分离，最后回收利用膨润土。本发明是在常见的湿法合成有机膨润土的过程中除加入有机阳离子表面活性剂之外，还添加5％～50％CEC(膨润土阳离子交换容量)的铁离子，合成含有铁离子的有机膨润土。铁离子为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁等所含铁盐。在有机膨润土吸附有机物从废水中沉降分离后每千克的干重膨润土中加入5g～50g过氧化氢，辅以超声频率为20kHz～120kHz、功率为200W～2000W的超声波加速氧化有机污染物5～10min，得到可以循环利用的膨润土。该方法再生迅速，可以解决有机膨润土在废水处理后处置难的问题，并可以防止污染转移造成二次污染。
本发明的超声波功率、超声振荡时间、铁盐和过氧化氢用量等随不同膨润土种类有一定的改变。超声加速氧化可以采用间歇式操作或连续操作，但是本发明不局限于此。
本发明预先在合成有机膨润土时就在膨润土层间引入铁离子。有机膨润土中铁离子的存在促使吸附后有机膨润土的沉降分离，同时利用铁离子的催化作用，将过氧化氢分解为羟基自由基，再利用羟基自由基的强氧化性，将被吸附在膨润土层间的污染物催化氧化，分解为CO2和水。得到可以重复使用的膨润土。另外利用超声波的“空化效应”可以加速污染物的氧化。超声波作用过程中，气泡闭合可形成超过1000个大气压的瞬间高压，利用超声的空化效应，在气泡崩溃时产生的强烈的冲击波和高速射流能破坏固/液、液/液及气/液界面上的滞离层，加速铁催化的氧化反应和污染物分解，得到可以回收利用的膨润土。整个过程无需搅拌，因为超声产生的气泡使得反应物之间剧烈搅动。
下面通过4个实施例进一步说明本发明：
实施例1
选用内蒙钙基膨润土，将氯代十六烷基吡啶、铁盐(FeCl3)配制为溶液，二者用量均为50％CEC，再将膨润土原土分散于溶液中，搅拌2h、过滤、烘干、碾磨过100目筛，制得含铁且性状稳定的有机膨润土。用于含2-萘酚废水处理，有机膨润土与废水质量比为1∶1000时，对有机物浓度为30mg/L的废水去除率达到95％。
将吸附后的有机膨润土从废水中分离，在每千克的干重膨润土中加入50g过氧化氢，辅以超声频率为20kHz、功率为2000W的超声波加速氧化有机污染物5min，烘干后分析膨润土中有机碳含量，含碳量仅为0.1％。所吸附的有机物被分解，膨润土可以重复使用。
实施例2
选用内蒙钙基膨润土，将十六烷基三甲基溴化铵、铁盐(FeCl3)配制为溶液，其中十六烷基三甲基溴化铵的用量为95％CEC，FeCl3用量为5％CEC，再将膨润土原土分散于溶液中，搅拌2h、过滤、烘干、碾磨过100目筛，制得含铁且性状稳定的有机膨润土。用于含萘废水处理，有机膨润土与废水质量比为1∶1000时，对有机物浓度为10mg/L的废水去除率达到97％。
将吸附后的有机膨润土从废水中分离，在每千克的干重膨润土中加入5g过氧化氢，辅以超声频率为120kHz、功率为1000W的超声波加速氧化有机污染物10min，烘干后分析膨润土中有机碳含量，含碳量仅为0.1％。所吸附的有机物被分解，膨润土可以重复使用。
实施例3
选用内蒙钙基膨润土，将十六烷基三甲基溴化铵、铁盐(FeCl2)配制为溶液，其中十六烷基三甲基溴化铵的用量为60％CEC，FeCl2用量为40％CEC，再将膨润土原土分散于溶液中，搅拌2h、过滤、烘干、碾磨过100目筛，制得含铁且性状稳定的有机膨润土。用于含硝基苯废水处理，有机膨润土与废水质量比为1∶1000时，对有机物浓度为15mg/L的废水去除率达到90％。
将吸附后的有机膨润土从废水中分离，在每千克的干重膨润土中加入30g过氧化氢，辅以超声频率为60kHz、功率为500W的超声波加速氧化有机污染物8min，烘干后分析膨润土中有机碳含量，含碳量仅为0.2％。所吸附的有机物被分解，膨润土可以重复使用。
实施例4
选用临安钠基膨润土，将十二烷基三甲基溴化铵、铁盐(FeSO4)配制为溶液，其中十二烷基三甲基溴化铵的用量为80％CEC，FeSO4用量为20％CEC，再将膨润土原土分散于溶液中，搅拌2h、过滤、烘干、碾磨过100目筛，制得含铁且性状稳定的有机膨润土。用于含菲废水处理，有机膨润土与废水质量比为1∶1000时，对有机物浓度为1mg/L的废水去除率达到99.5％。
将吸附后的有机膨润土从废水中分离，在每千克的干重膨润土中加入20g过氧化氢，辅以超声频率为100kHz、功率为1500W的超声波加速氧化有机污染物9min，烘干后分析膨润土中有机碳含量，含碳量仅为0.1％。所吸附的有机物被分解，膨润土可以重复使用。

Claims (5)

1.一种膨润土回收利用的方法，先用加入阳离子表面活性剂和铁盐湿法合成有机膨润土，再充分搅拌完成离子交换，有机膨润土吸附有机物后从废水中沉降分离，最后回收利用膨润土，其特征是：在加入阳离子表面活性剂的同时还添加铁离子，合成带有铁离子的有机膨润土，在有机膨润土吸附有机物从废水中沉降分离后添加过氧化氢到膨润土中，再以超声波加速氧化有机污染物，最后得到可循环利用的膨润土。
2.根据权利要求1所述的一种膨润土回收利用的方法，其特征是：所述的铁离子为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁等铁盐所含铁离子，铁离子的添加量为：5％～50％CEC。
3.根据权利要求1所述的一种膨润土回收利用的方法，其特征是：所述过氧化氢添加量为在每千克的干重膨润土中加入5g～50g。
4.根据权利要求1所述的一种膨润土回收利用的方法，其特征是：所述超声波频率为20kHz～120kHz、功率为200W～2000W。
5.根据权利要求1所述的一种膨润土回收利用的方法，其特征是：所述超声波作用时间为5～10min。
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