CN110038539B - 一种基于蒙脱石的垃圾渗滤液废水处理剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废水处理领域，具体的说涉及一种基于蒙脱石的垃圾渗滤液废水处理剂的制备方法，所述方法通过铈盐和阳离子改性聚合物改性得从而获得吸附性能和催化性能更优的改性蒙脱石。

Description

一种基于蒙脱石的垃圾渗滤液废水处理剂的制备方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体的说涉及一种基于蒙脱石的垃圾渗滤液废水处理剂的制备方法。
背景技术
随着经济的不断发展，越来越多的垃圾被排放到自然环境中，在垃圾处理过程中，由于垃圾内部有机物的分解或者垃圾中游离水等结合形成了大量的垃圾渗滤液，垃圾渗滤液是一种含有苯，苯酚，二甲苯，农药，除草剂等高浓度，高污染的有机废水，由于垃圾渗滤液中含有大量有机物和难以降解的物质，垃圾渗滤液的处理存在较大难度。
蒙脱石是膨润土的主要矿物成份，它具有层状硅酸盐结晶结构，单位晶胞由两片顶角朝里的Si-O四面体中夹一片AI-O或Mg-O八面体形成一结构层。蒙脱石具有巨大比表面积和优异的吸附性能，可作为一种新型环保材料用于吸附废水中的有毒有害污染物质。然而由于未改性的蒙脱石是水合的Na+、Ca2+等可交换阳离子，这种亲水的环境不利于亲油性有机化合物的吸附，因此亟待开发性能优良的改性蒙脱石，用于垃圾渗滤液的处理。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于蒙脱石的垃圾渗滤液废水处理剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于蒙脱石的垃圾渗滤液废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将蒙脱石置入蒸馏水中，然后向其中加入钠盐得到钠化蒙脱石溶液；
(2)取硝酸铈加入到蒸馏水中溶解，然后超声分散1小时，得到铈液；
(3)取阳离子改性天然聚合物加入到去离子水中，采用高压均质处理3-4小时，得阳离子复合液；
(4)将步骤(2)中得到的铈液缓慢加入步骤(1)中的钠化蒙脱石溶液中，搅拌混匀，调节pH值为定值，然后加入步骤(3)中的阳离子复合液，然后搅拌，恒温老化，分离和干燥得改性蒙脱石复合材料。
优选地，所述步骤(1)中所用钠盐为六偏磷酸钠。
优选地，所述阳离子改性天然聚合物所具有的分子量为100000至5000000g/mol。
优选地，所述阳离子改性天然聚合物所具有的分子量为500000至2000000g/mol。
优选地，阳离子改性天然聚合物所具有的取代度为0.5-1。
优选地，阳离子改性天然聚合物具有3-6meq/g的电荷密度。
优选地，阳离子改性天然聚合物是阳离子淀粉或阳离子葡聚糖。
与现有技术相比，本发明技术效果如下：
1，在步骤(1)通过提供钠源使得蒙脱石层间钙离子被钠离子置换，便于后续改性剂插入蒙脱石层间，进一步的六偏磷酸钠不仅起到离子置换的作用同时起到分散作用，是得蒙脱石层与层之间距离变大；便于蒙脱石吸附污水中杂质；
2，在步骤(2)添加了铈盐，Ce阳离子插入蒙脱石层间，由于铈盐一般存在两个稳定价态Ce3+和Ce4+，Ce阳离子的引入及其两个价态之间转化，一方面使得蒙脱石具备酸催化活性，另一面，进一步增大蒙脱石层与层之间的距离，便于蒙脱石吸附污水中杂质；
3，步骤(1)和步骤(2)中钠离子和铈离子在蒙脱石层间离子的交换，一方面提高蒙脱石活性剂比表面积，另一方面使得步骤(3)中的大分子的阳离子聚合物能够插入蒙脱石层间，更大和更稳定撑开蒙脱石层间距离，从而获得吸附性能和催化性能更优的改性蒙脱石。
具体实施方式
为了更好的理解本发明技术方案，下面将结合具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
对比例1
一种基于改性蒙脱石制备方法，包括如下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将1kg蒙脱石置入2.5L蒸馏水中，机械搅拌1h，然后向其中缓慢加入碳酸钠0.06kg，搅拌均匀3h，室温老化12h，3600r/min转速下离心，过滤，用蒸馏水洗涤多次，将分离后固体在真空干燥箱中干燥得到得改性蒙脱石复合材料。
对比例2
一种基于改性蒙脱石制备方法，包括如下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将1kg蒙脱石置入2.5L蒸馏水中，机械搅拌1h，然后向其中缓慢加入0.36kg六偏磷酸钠，混合均匀得到钠化蒙脱石溶液；
(2)取10g阳离子淀粉加入到25ml去离子水中，采用高压均质处理3-4h，得阳离子复合液；其中所述阳离子淀粉分子量为500000至2000000g/mol；取代度为0.5-1；电荷密度为3-6meq/g。
(3)将步骤(1)中的钠化蒙脱石溶液中，机械搅拌混匀，调节pH值为7左右，然后加入步骤(2)中的阳离子复合液，搅拌，恒温老化，3600r/min离心速度下分离得到下层固体，用蒸馏水洗涤多次，然后过滤，真空干燥12h，得改性蒙脱石复合材料。
对比例3
一种基于改性蒙脱石制备方法，包括如下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将1kg蒙脱石置入2.5L蒸馏水中，机械搅拌1h，然后向其中缓慢加入0.36kg六偏磷酸钠，混合均匀得到钠化蒙脱石溶液；
(2)取0.432g六水合硝酸铈加入到10ml蒸馏水中溶解，然后超声分散3小时，得到铈液；
(3)将步骤(2)中得到的铈液缓慢加入步骤(1)中的钠化蒙脱石溶液中，机械搅拌混匀，调节pH值为7左右，然后搅拌，恒温老化，3600r/min离心速度下分离得到下层固体，用蒸馏水洗涤多次，然后过滤，真空干燥12h，得改性蒙脱石复合材料。
对比例4
一种基于改性蒙脱石制备方法，包括如下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将1kg蒙脱石置入2.5L蒸馏水中，机械搅拌1h，然后向其中缓慢加入0.06kg碳酸钠，混合均匀得到钠化蒙脱石溶液；
(2)取0.432g六水合硝酸铈加入到10ml蒸馏水中溶解，然后超声分散3小时，得到铈液；
(3)取10g阳离子淀粉加入到25ml去离子水中，采用高压均质处理3-4h，得阳离子复合液；其中所述阳离子淀粉分子量为500000至2000000g/mol；取代度为0.5-1；电荷密度为3-6meq/g。
(4)将步骤(2)中得到的铈液缓慢加入步骤(1)中的钠化蒙脱石溶液中，机械搅拌混匀，调节pH值为7左右，然后加入步骤(3)中的阳离子复合液，搅拌，恒温老化，3600r/min离心速度下分离得到下层固体，用蒸馏水洗涤多次，然后过滤，真空干燥12h，得改性蒙脱石复合材料。
实施例1
一种基于改性蒙脱石制备方法，包括如下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将1kg蒙脱石置入2.5L蒸馏水中，机械搅拌1h，然后向其中缓慢加入0.36kg六偏磷酸钠，混合均匀得到钠化蒙脱石溶液；
(2)取0.432g六水合硝酸铈加入到10ml蒸馏水中溶解，然后超声分散3小时，得到铈液；
(3)取10g阳离子淀粉加入到25ml去离子水中，采用高压均质处理3-4h，得阳离子复合液；其中所述阳离子淀粉分子量为500000至2000000g/mol；取代度为0.5-1；电荷密度为3-6meq/g。
(4)将步骤(2)中得到的铈液缓慢加入步骤(1)中的钠化蒙脱石溶液中，机械搅拌混匀，调节pH值为7左右，然后加入步骤(3)中的阳离子复合液，搅拌，恒温老化，3600r/min离心速度下分离得到下层固体，用蒸馏水洗涤多次，然后过滤，真空干燥12h，得改性蒙脱石复合材料。
实施例2
一种基于改性蒙脱石制备方法，包括如下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将1kg蒙脱石置入2.5L蒸馏水中，机械搅拌1h，然后向其中缓慢加入0.36kg六偏磷酸钠，，混合均匀得到钠化蒙脱石溶液；
(2)取0.432g六水合硝酸铈加入到10ml蒸馏水中溶解，然后超声分散3小时，得到铈液；
(3)取10g阳离子葡聚糖加入到25ml去离子水中，采用高压均质处理3-4h，得阳离子复合液；其中所述阳离子葡聚糖分子量为500000至2000000g/mol；取代度为0.5-1；电荷密度为3-6meq/g。
将步骤(2)中得到的铈液缓慢加入步骤(1)中的钠化蒙脱石溶液中，机械搅拌混匀，调节pH值为7左右，然后加入步骤(3)中的阳离子复合液，搅拌，恒温老化，3600r/min离心速度下分离得到下层固体，用蒸馏水洗涤多次，然后过滤，真空干燥12h，得改性蒙脱石复合材料。
试验例
先以六份10L一样的刺鼻和高化学需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)垃圾渗滤液为水样，分别加入0.5Kg对比例1-4和实施例1-2制备的改性蒙脱石复合材料，400r/min转速下机械搅拌3h，然后静置2h后，过滤再次测量水样的COD和BOD含量，结果如下表1。
表1采用对比例1-4和实施例1-2制备的改性蒙脱石复合材料分别处理水样结果
Figure BDA0002036639210000071
由上表可知，对比例1仅采用不同钠化处理得到钠化蒙脱石，其对垃圾渗滤液处理后的COD值和BOD值均较高，也即净水效果较差；对比例2中改性过程添加了阳离子淀粉改性，但是未添加铈盐，其对垃圾渗滤液处理后的污水COD值较低，但BOD值较高；与之相反是，对比例3中改性过程添加铈盐但是未添加阳离子淀粉改性，其对垃圾渗滤液处理后的污水COD值较高，BOD值较低，这一实验结果可能归因为Ce阳离子插入蒙脱石层间，由于铈盐一般存在两个稳定价态Ce3+和Ce4+，Ce阳离子的引入及其两个价态之间转化，使得蒙脱石具备一定酸催化活性，用于催化垃圾渗滤液中有机物的降解。对比例4是采用常规小分子碳酸钠盐进行蒙脱石改性，从实验结果可以，对比例4中处理后垃圾渗滤液COD值和BOD值分别为6100和10500，净水效果较佳。相较于对比例1-4而言，本发明按照实施例1和实施例2制得的改性蒙脱石复合材料处理垃圾渗滤液的COD值和BOD值均较低，垃圾渗滤液的刺鼻味道也得到较大改善，也即水处理效果最佳。实施例制得改性蒙脱石净水活性的极大提升可归因于如下：
可能是由于相较于实施例1而言，实施例2亦能取得较好的净水效果。与实施例相比，改性蒙脱石复合材料在步骤(1)通过提供钠源使得蒙脱石层间钙离子被钠离子置换，便于后续改性剂插入蒙脱石层间，进一步的六偏磷酸钠不仅起到离子置换的作用同时起到分散作用，是得蒙脱石层与层之间距离变大；便于蒙脱石吸附污水中杂质；在步骤(2)添加了铈盐，Ce阳离子插入蒙脱石层间，由于铈盐一般存在两个稳定价态Ce3+和Ce4+，Ce阳离子的引入及其两个价态之间转化，一方面使得蒙脱石具备酸催化活性，另一面，进一步增大蒙脱石层与层之间的距离，便于蒙脱石吸附污水中杂质；步骤(1)和步骤(2)中钠离子和铈离子在蒙脱石层间离子的交换，一方面提高蒙脱石活性剂比表面积，另一方面使得步骤(3)中的大分子的阳离子聚合物能够插入蒙脱石层间，更大和更稳定撑开蒙脱石层间距离，从而获得吸附性能和催化性能更优的改性蒙脱石。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于蒙脱石的垃圾渗滤液废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)蒙脱石的钠化，将蒙脱石置入蒸馏水中，然后向其中加入钠盐得到钠化蒙脱石溶液，所用钠盐为六偏磷酸钠；
(2)取硝酸铈加入到蒸馏水中溶解，然后超声分散1小时，得到铈液；
(3)取阳离子改性天然聚合物加入到去离子水中，采用高压均质处理3-4小时，得阳离子复合液；
(4)将步骤(2)中得到的铈液缓慢加入步骤(1)中的钠化蒙脱石溶液中，搅拌混匀，调节pH值为定值，然后加入步骤(3)中的阳离子复合液，然后搅拌，恒温老化，分离和干燥得改性蒙脱石复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子改性天然聚合物所具有的分子量为100000至5000000g/mol。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子改性天然聚合物所具有的分子量为500000至2000000g/mol。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，阳离子改性天然聚合物所具有的取代度为0.5-1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，阳离子改性天然聚合物具有3-6meq/g的电荷密度。
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