CN104528863A

CN104528863A - 表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法

Info

Publication number: CN104528863A
Application number: CN201410744321.2A
Authority: CN
Inventors: 阳艾利; 黄国和; 赵珊; 程慧燕; 林秋生; 曾海明; 闵书奎; 徐晓龙
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: CN104528863B

Abstract

本发明公开了一种表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，属于水处理技术领域。该方法在欲净化的垃圾渗滤液中加入经阳离子双子等表面活性剂、0.5~2 mol/L的盐酸和去离子水在温度为50～65℃、转速100~250rpm下反应为2.5h～5h改性的凹凸棒土；收集表面活性剂改性凹凸棒土，利用表面活性剂改性后的凹凸棒土对垃圾渗滤液中的重金属进行净化。本发明利用表面活性剂改性的凹凸棒土，对垃圾渗滤液中的重金属进行吸附，其去除效果优于传统方法，且本发明方法操作简单，成本低廉。

Description

表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液重金属方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们产生的垃圾也日益增多，大量的垃圾填埋场在全国各地兴建。大量的垃圾填埋场的使用，生产了大量的垃圾渗滤液。因此，垃圾渗滤液的处理需要不断的资金和技术投入，才能使其对周边环境和水体不造成影响。

垃圾渗滤液因其污染物多且难以去除，成为近几年的研究的热门领域。城市生活垃圾填埋场渗滤液（以下简称渗滤液）是一种高浓度有机废水，NH⁺⁴ -N含量高，而且含有多种重金属离子。渗滤液中含有十多种重金属离子，主要包括Fe、Zn、Cd、Cr、Hg、Mn、Pb、Ni 等。垃圾降解产生的CO₂溶于渗滤液后，使渗滤液成偏酸性，酸性环境溶解了不溶于水的重金属，从而使渗滤液中重金属离子浓度变高（文献1：郭兆凯：测定垃圾渗滤液中重金属前处理方法研究，苏州科技学院硕士学位论文，2009）。目前常用的垃圾渗滤液重金属的处理方法主要有吸附法、化学沉淀法、化学氧化和催化氧化法等。吸附法主要是利用吸附能力强的吸附剂来治理重金属污染。目前常用的吸附剂有沸石、活性炭、粉煤灰、石灰、炉渣等（文献2：刘精今，李小明等：炉渣的吸附性能及废水处理中的应用，工业用水与废水，2003）。沸石是一种具有良好吸附性能的物质，常用作吸附饮用水中的有机物、海水提钾的分子筛、去除NH₄ ⁺的吸附剂等。在吸附剂方面，活性炭能有效去除污水中大部分有机物质和某些无机物，被广泛应用于城市饮用水和工业废水处理。凹凸棒土为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na⁺、Ca₂ ⁺、Fe₃ ⁺、Al₃ ⁺，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。因此大量研究对凹凸棒土对水中污染物的吸附能力进行了研究。孔泳等以新型无机矿物材料凹凸棒土作为吸附剂处理废水中的重金属离子。通过扫描电镜、红外光谱及等温吸附-脱附曲线对凹凸棒土进行了表征，并阐述了凹凸棒土对重金属离子的可能吸附机理（文献3：孔泳等：凹凸棒土应用于重金属离子吸附剂的研究，分析测试学报，2010）。通过大量的研究表明，凹凸棒土能对水体中的污染物起到一定的吸附效果，但其处理结果满足不了现行的水处理标准的要求，寻求改进凹凸棒土的吸附性能将能极大解决处理效果不高的问题成了诸多研究者研究的方向。中国专利申请号201110193973.8公开了一种利用表面活性剂改性的凹凸棒土去除水中腐殖酸的方法以表面活性剂改性的凹凸棒土作为吸附剂，其吸附性能明显优于传统的吸附材料。

尽管国内外出现了凹凸棒土和改性凹凸棒土对水体的污染物吸附的研究，但是将表面活性剂改性凹凸棒土对垃圾渗滤液重金属吸附研究甚少。本案发明人正是从此点出发，本案由此产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液重金属方法，通过该方法能有效去除垃圾渗滤液中的重金属，吸附后的水体中的重金属浓度能满足排放标准，这一修复技术的运用，能有效推动我国垃圾渗滤液的处理行业。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，包括如下步骤：

（1）将凹凸棒土与阳离子双子表面活性剂12-2-12、CPC、TX100或Tween 80在盐酸和去离子水下混合，放入恒温的培养箱，以一定的转速旋转反应；

（2）将步骤（1）所得混合液静置沉淀，倒出上清液，再加水反复静置沉淀，直到水溶液中不含泡沫，即水溶液中不含表面活性剂；

（3）将步骤（2）滤出的固体置于烘箱中烘干，将烘干的固体在恒温条件下活化；

（4）将步骤（3）得到的土样，放入研钵中捣匀，并过筛处理，得到表面活性剂改性后的凹凸棒土；

（5）将表面活性剂改性后的凹凸棒土加入欲去除重金属的垃圾渗滤液中，充分搅拌接触反应，接触反应后，离心分离，上清液流出，上清液即去除重金属后的垃圾渗滤液。

优选地，所述步骤（1）中，凹凸棒土与表面活性剂的比例为质量比100:2~10，盐酸浓度为0.5~2 mol/L。

优选地，所述步骤（1）中，恒温箱的温度为50~65℃，转速为100~250 rpm，反应时间为2.5~5h。

优选地，所述步骤（3）中，烘箱烘干土样的温度为70~85℃，固体土样活化温度为95~115℃，活化时间为0.8~2h。

优选地，所述步骤（5）中，表面活性剂改性后的凹凸棒土与垃圾渗滤液的质量比为1:100~5000，垃圾渗滤液的温度控制在22~28℃，pH为2~8。

优选地，所述步骤（5）中，搅拌转速为100~300rpm，反应时间为20~30h，离心分离速度为3000~5000 rpm，分离时间为26~40min。

优选地，所述步骤（4）中，研钵后过筛100目。

采用上述方案后，由于大大提高了原始凹凸棒土的吸附性能，且凹凸棒土较易获取，价格低廉，因此本发明所述的方法较传统吸附方法更高效，与传统的生物处理方法相比，对垃圾渗滤液中的重金属进行吸附，其垃圾渗滤液重金属去除效率比仅使用原始凹凸棒土的效率提高了30%，且优于传统吸附方法，且本发明方法操作简单，成本低廉，可实际工程中运用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。

实施例1：

将凹凸棒土20 g置于250 ml的锥形瓶中，加入1 g的阳离子双子表面活性剂12-2-12，20 ml 1 mol/L的盐酸，和80 ml去离子水，封好瓶口，放入60 ℃的培养箱，设置转速200 rpm，反应3小时。

将得到的混合液静置沉淀倒出上清液，再加水反复静置沉淀，直到水溶液中不含泡沫，即水溶液中不含表面活性剂。滤出的固体置于80℃的烘箱中烘干。并将烘干的固体在100℃下活化1小时。烘干土样，放入研钵中捣匀，然后过100目筛。即得有机改性好的凹凸棒土。

取25 ml的玻璃管，在管中放入0.1 g的改性凹凸棒土。倒入10 ml从垃圾填埋场收集的渗滤液。垃圾渗滤液污染物浓度为Mn 40.21mg/L，Zn 2.12 mg/L，Pb 0.23 mg/L，Cd 0.19 mg/L，Cr 0.32 mg/L，Ni 2.24 mg/L，之后用橡胶塞密封。将玻璃管置于25℃的培养箱中，200 rpm的转速反应24小时。之后将玻璃管取出，在离心机中离心30 min（4500 rpm）。垃圾渗滤液的锰、锌、铅、镉、铬等重金属去除率达到80%。

实施例2：

将凹凸棒土20 g置于250 ml的锥形瓶中，加入1 g的阳离子双子表面活性剂TX100，20 ml 1.5 mol/L的盐酸，和80 ml去离子水，封好瓶口，放入60 ℃的培养箱，设置转速200 rpm，反应3小时。

取25 ml的玻璃管，在管中放入0.1 g的改性凹凸棒土。倒入10 ml从垃圾填埋场收集的渗滤液。垃圾渗滤液污染物浓度为Mn 40.21mg/L，Zn 2.12 mg/L，Pb 0.23 mg/L，Cd 0.19 mg/L，Cr 0.32 mg/L，Ni 2.24 mg/L。之后用橡胶塞密封。将玻璃管置于25℃的培养箱中，200 rpm的转速反应24小时。之后将玻璃管取出，在离心机中离心30 min（4500 rpm）。垃圾渗滤液的锰、锌、铅、镉、铬等重金属去除率达到70%。与实施例1相比，不同的表面活性剂对凹凸棒土改性性能有较大差异。

实施例3：

将凹凸棒土20 g置于250 ml的锥形瓶中，加入1 g的阳离子双子表面活性剂CPC（氯代十六烷基吡啶），20 ml 1.5 mol/L的盐酸，和80 ml去离子水，封好瓶口，放入60 ℃的培养箱，设置转速200 rpm，反应3小时。

取25 ml的玻璃管，在管中放入0.1 g的改性凹凸棒土。倒入10 ml从垃圾填埋场收集的渗滤液。垃圾渗滤液污染物浓度为Mn 40.21mg/L，Zn 2.12 mg/L，Pb 0.23 mg/L，Cd 0.19 mg/L，Cr 0.32 mg/L，Ni 2.24 mg/L。之后用橡胶塞密封。将玻璃管置于25℃的培养箱中，200 rpm的转速反应24小时。之后将玻璃管取出，在离心机中离心30 min（4500 rpm）。垃圾渗滤液的锰、锌、铅、镉、铬等重金属去除率达到75%。与实施例1和2相比，不同的表面活性剂对凹凸棒土改性性能有较大差异。

实施例4：

将凹凸棒土20 g置于250 ml的锥形瓶中，加入1 g的阳离子双子表面活性剂Tween 80（聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯），20 ml 1.5 mol/L的盐酸，和80 ml去离子水，封好瓶口，放入60 ℃的培养箱，设置转速200 rpm，反应3小时。

取25 ml的玻璃管，在管中放入0.1 g的改性凹凸棒土。倒入10 ml从垃圾填埋场收集的渗滤液。垃圾渗滤液污染物浓度为Mn 40.21mg/L，Zn 2.12 mg/L，Pb 0.23 mg/L，Cd 0.19 mg/L，Cr 0.32 mg/L，Ni 2.24 mg/L。之后用橡胶塞密封。将玻璃管置于25℃的培养箱中，200 rpm的转速反应24小时。之后将玻璃管取出，在离心机中离心30 min（4500 rpm）。垃圾渗滤液的锰、锌、铅、镉、铬等重金属去除率达到76%。与实施例4相比，表面活性剂CPC与Tween 80对凹凸棒土的改性效果相当。

实施例5：

将凹凸棒土20 g置于250 ml的锥形瓶中，加入1.5 g的阳离子双子表面活性剂TX100，20 ml 1.5 mol/L的盐酸，和80 ml去离子水，封好瓶口，放入60 ℃的培养箱，设置转速200 rpm，反应3小时。

取25 ml的玻璃管，在管中放入0.1 g的改性凹凸棒土。倒入10 ml从垃圾填埋场收集的渗滤液。垃圾渗滤液污染物浓度为Mn 40.21mg/L，Zn 2.12 mg/L，Pb 0.23 mg/L，Cd 0.19 mg/L，Cr 0.32 mg/L，Ni 2.24 mg/L。之后用橡胶塞密封。将玻璃管置于25℃的培养箱中，200 rpm的转速反应24小时。之后将玻璃管取出，在离心机中离心30 min（4500 rpm）。垃圾渗滤液的锰、锌、铅、镉、铬等重金属去除率达到85%。与实施例2相比，改性剂的添加量对凹凸棒土的改性性能有差异。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims

1.一种表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，其特征在于采用如下步骤：

2.根据权利要求1所述的表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，凹凸棒土与表面活性剂的比例为质量比100:2~10，盐酸浓度为0.5~2 mol/L。

3.根据权利要求1所述的表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，恒温箱的温度为50~65℃，转速为100~250 rpm，反应时间为2.5~5h。

4.根据权利要求1所述的表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，烘箱烘干土样的温度为70~85℃，固体土样活化温度为95~115℃，活化时间为0.8~2h。

5.根据权利要求1所述的表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，表面活性剂改性后的凹凸棒土与垃圾渗滤液的质量比为1:100~5000，垃圾渗滤液的温度控制在22~28℃，pH为2~8。

6.根据权利要求1所述的表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，搅拌转速为100~300 rpm，反应时间为20~30h，离心分离速度为3000~5000 rpm，分离时间为26~40min。

7.根据权利要求1所述的表面活性剂改性凹凸棒土去除垃圾渗滤液中重金属的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，研钵后过筛100目。