專利名稱：一種膨潤(rùn)土回收利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膨潤(rùn)土回收利用的方法。
技術(shù)背景膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要礦物組成的粘土巖，是應(yīng)用最為廣泛的非金屬礦產(chǎn)之一。 有機(jī)膨潤(rùn)土是用有機(jī)陽(yáng)離子(有機(jī)銨鹽、季銨鹽等)取代蒙脫石中的層間可交換陽(yáng)離子， 從而使膨潤(rùn)土由親水疏油性改為親油疏水性的有機(jī)膨潤(rùn)土。常見的改性方法有濕法、干法 和半干法。有機(jī)膨潤(rùn)土的濕法合成是將膨潤(rùn)土原礦粉分散在水中制成漿液，加入有機(jī)改性 劑，在充分?jǐn)嚢钘l件下完成離子交換，達(dá)到有機(jī)化的目的。有機(jī)膨潤(rùn)土在廢水處理中主要 作為吸附劑，去除水中有機(jī)污染物的效果非常好，如用十六烷基三甲基溴化銨改性的膨潤(rùn) 土吸附處理水中a-、 P-萘胺，a-萘酚，其去除率均大于95%。研究表明有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有 機(jī)污染物如多環(huán)芳烴、染料、農(nóng)藥等污染物的性能與活性炭相當(dāng)，但膨潤(rùn)土在廢水處理時(shí) 的缺陷是廢水中固-液分離困難、回收利用難，導(dǎo)致在污染控制中的應(yīng)用基本停留在實(shí)驗(yàn) 室研究階段，嚴(yán)重制約其大規(guī)模推廣應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種膨潤(rùn)土回收利用的方法，用該方法可以解 決有機(jī)膨潤(rùn)土吸附處理有機(jī)廢水后污染物轉(zhuǎn)移的問題，并重復(fù)利用膨潤(rùn)土。本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是先加入陽(yáng)離子表面活性劑濕法合成有機(jī)膨潤(rùn)土，在加入陽(yáng)離子表面活性劑的同時(shí)還添加鐵離子，合成帶有鐵離子的有機(jī)膨潤(rùn)土，在有機(jī)膨潤(rùn)土吸附 有機(jī)物從廢水中沉降分離后添加過氧化氫到膨潤(rùn)土中，再以超聲波加速氧化有機(jī)污染物， 最后得到可循環(huán)利用的膨潤(rùn)土。所述鐵離子為氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵等鐵鹽所含鐵離子，鐵離子的添加量為5%~50%CEC;所述過氧化氫添加量為在每千克的干重膨潤(rùn)土中加入5g 50g。；所述超聲波頻率為20kHz 120kHz、功率為200W 2000W，作用時(shí)間為5-10min。 本發(fā)明的有益效果是(1) 由于有機(jī)膨潤(rùn)土中有鐵的存在，加速其在吸附后的沉降速度，增加了有機(jī)膨潤(rùn)土 在廢水處理中固液分離性能。(2) 過氧化氫在被鐵催化后產(chǎn)生羥基自由基可以將被吸附在膨潤(rùn)土層間的污染物氧化， 利用超聲波的"空化效應(yīng)"可以加速污染物的氧化，使得再生時(shí)間短、再生徹底。(3)該方法簡(jiǎn)單易行且成本小，解決有機(jī)膨潤(rùn)土吸附處理后帶來污染轉(zhuǎn)移的問題。
具體實(shí)施方式
常見的濕法合成有機(jī)膨潤(rùn)土的方法是以水為分散介質(zhì)，將膨潤(rùn)土制作成漿液，再與有 機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行交換反應(yīng)，充分?jǐn)嚢柰瓿呻x子交換，制得有機(jī)膨潤(rùn)土，有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有機(jī) 物后從廢水中沉降分離，最后回收利用膨潤(rùn)土。本發(fā)明是在常見的濕法合成有機(jī)膨潤(rùn)土的 過程中除加入有機(jī)陽(yáng)離子表面活性劑之外，還添加5%~50%CEC (膨潤(rùn)土陽(yáng)離子交換容量) 的鐵離子，合成含有鐵離子的有機(jī)膨潤(rùn)土。鐵離子為氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞 鐵等所含鐵鹽。在有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有機(jī)物從廢水中沉降分離后每千克的干重膨潤(rùn)土中加入 5g 50g過氧化氫，輔以超聲頻率為20 kHz~120 kHz、功率為200W 2000W的超聲波加速 氧化有機(jī)污染物5 10min，得到可以循環(huán)利用的膨潤(rùn)土。該方法再生迅速，可以解決有機(jī) 膨潤(rùn)土在廢水處理后處置難的問題，并可以防止污染轉(zhuǎn)移造成二次污染。本發(fā)明的超聲波功率、超聲振蕩時(shí)間、鐵鹽和過氧化氫用量等隨不同膨潤(rùn)土種類有一 定的改變。超聲加速氧化可以采用間歇式操作或連續(xù)操作，但是本發(fā)明不局限于此。本發(fā)明預(yù)先在合成有機(jī)膨潤(rùn)土?xí)r就在膨潤(rùn)土層間引入鐵離子。有機(jī)膨潤(rùn)土中鐵離子的 存在促使吸附后有機(jī)膨潤(rùn)土的沉降分離，同時(shí)利用鐵離子的催化作用，將過氧化氫分解為 羥基自由基，再利用羥基自由基的強(qiáng)氧化性，將被吸附在膨潤(rùn)土層間的污染物催化氧化， 分解為C02和水。得到可以重復(fù)使用的膨潤(rùn)土。另外利用超聲波的"空化效應(yīng)"可以加速 污染物的氧化。超聲波作用過程中，氣泡閉合可形成超過1000個(gè)大氣壓的瞬間高壓，利用 超聲的空化效應(yīng)，在氣泡崩潰時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的沖擊波和高速射流能破壞固/液、液/液及氣/ 液界面上的滯離層，加速鐵催化的氧化反應(yīng)和污染物分解，得到可以回收利用的膨潤(rùn)土。 整個(gè)過程無需攪拌，因?yàn)槌暜a(chǎn)生的氣泡使得反應(yīng)物之間劇烈攪動(dòng)。下面通過4個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明 實(shí)施例1選用內(nèi)蒙鈣基膨潤(rùn)土，將氯代十六烷基吡啶、鐵鹽(FeCl3)配制為溶液，二者用量均 為50MCEC，再將膨潤(rùn)土原土分散于溶液中，攪拌2h、過濾、烘干、碾磨過100目篩，制 得含鐵且性狀穩(wěn)定的有機(jī)膨潤(rùn)土。用于含2-萘酚廢水處理，有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水質(zhì)量比為 1:1000時(shí)，對(duì)有機(jī)物濃度為30mg/L的廢水去除率達(dá)到95%。將吸附后的有機(jī)膨潤(rùn)土從廢水中分離，在每千克的干重膨潤(rùn)土中加入50g過氧化氫， 輔以超聲頻率為20kHz、功率為2000W的超聲波加速氧化有機(jī)污染物5min，烘干后分析膨 潤(rùn)土中有機(jī)碳含量，含碳量?jī)H為0.1%。所吸附的有機(jī)物被分解，膨潤(rùn)土可以重復(fù)使用。 實(shí)施例2選用內(nèi)蒙鈣基膨潤(rùn)土，將十六垸基三甲基溴化銨、鐵鹽(FeCl3)配制為溶液，其中十 六烷基三甲基溴化銨的用量為95。/。CEC, FeCl3用量為5。/。CEC，再將膨潤(rùn)土原土分散于溶 液中，攪拌2h、過濾、烘干、碾磨過100目篩，制得含鐵且性狀穩(wěn)定的有機(jī)膨潤(rùn)土。用于 含萘廢水處理，有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水質(zhì)量比為1:1000時(shí)，對(duì)有機(jī)物濃度為10mg/L的廢水去 除率達(dá)到97%。將吸附后的有機(jī)膨潤(rùn)土從廢水中分離，在每千克的干重膨潤(rùn)土中加入5g過氧化氫，輔 以超聲頻率為120kHz、功率為1000W的超聲波加速氧化有機(jī)污染物10min，烘干后分析膨 潤(rùn)土中有機(jī)碳含量，含碳量?jī)H為0.1%。所吸附的有機(jī)物被分解，膨潤(rùn)土可以重復(fù)使用。 實(shí)施例3選用內(nèi)蒙鈣基膨潤(rùn)土，將十六垸基三甲基溴化銨、鐵鹽(FeCl2)配制為溶液，其中十 六烷基三甲基溴化銨的用量為60% CEC， FeCl2用量為40。/。 CEC,再將膨潤(rùn)土原土分散于 溶液中，攪拌2h、過濾、烘干、碾磨過IOO目篩，制得含鐵且性狀穩(wěn)定的有機(jī)膨潤(rùn)土。用 于含硝基苯廢水處理，有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水質(zhì)量比為1:1000時(shí)，對(duì)有機(jī)物濃度為15mg/L的 廢水去除率達(dá)到90%。將吸附后的有機(jī)膨潤(rùn)土從廢水中分離，在每千克的干重膨潤(rùn)土中加入30g過氧化氫， 輔以超聲頻率為60kHz、功率為500W的超聲波加速氧化有機(jī)污染物8min，烘干后分析膨 潤(rùn)土中有機(jī)碳含量，含碳量?jī)H為0.2%。所吸附的有機(jī)物被分解，膨潤(rùn)土可以重復(fù)使用。 實(shí)施例4選用臨安鈉基膨潤(rùn)土，將十二烷基三甲基溴化銨、鐵鹽(FeSO》配制為溶液，其中十 二烷基三甲基溴化銨的用量為80%CEC， FeSO4用量為20o/。CEC，再將膨潤(rùn)土原土分散于 溶液中，攪拌2h、過濾、烘干、碾磨過100目篩，制得含鐵且性狀穩(wěn)定的有機(jī)膨潤(rùn)土。用 于含菲廢水處理，有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水質(zhì)量比為1:1000時(shí)，對(duì)有機(jī)物濃度為1 mg/L的廢水去 除率達(dá)到99.5%。將吸附后的有機(jī)膨潤(rùn)土從廢水中分離，在每千克的干重膨潤(rùn)土中加入20g過氧化氫， 輔以超聲頻率為100kHz、功率為1500W的超聲波加速氧化有機(jī)污染物9min，烘干后分析 膨潤(rùn)土中有機(jī)碳含量，含碳量?jī)H為0.1%。所吸附的有機(jī)物被分解，膨潤(rùn)土可以重復(fù)使用。
權(quán)利要求
1.一種膨潤(rùn)土回收利用的方法，先用加入陽(yáng)離子表面活性劑和鐵鹽濕法合成有機(jī)膨潤(rùn)土，再充分?jǐn)嚢柰瓿呻x子交換，有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有機(jī)物后從廢水中沉降分離，最后回收利用膨潤(rùn)土，其特征是在加入陽(yáng)離子表面活性劑的同時(shí)還添加鐵離子，合成帶有鐵離子的有機(jī)膨潤(rùn)土，在有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有機(jī)物從廢水中沉降分離后添加過氧化氫到膨潤(rùn)土中，再以超聲波加速氧化有機(jī)污染物，最后得到可循環(huán)利用的膨潤(rùn)土。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膨潤(rùn)土回收利用的方法，其特征是所述的鐵離子為氯化鐵、 氯化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵等鐵鹽所含鐵離子，鐵離子的添加量為5%~50%CEC。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種膨潤(rùn)土回收利用的方法，其特征是所述過氧化氫添加量為在每千克的干重膨潤(rùn)土中加入5g 50g。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膨潤(rùn)土回收利用的方法，其特征是所述超聲波頻率為20kHz 120kHz、功率為200W 2000W。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種膨潤(rùn)土回收利用的方法，其特征是所述超聲波作用時(shí)間為5~10 min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膨潤(rùn)土回收利用的方法，先加入陽(yáng)離子表面活性劑濕法合成有機(jī)膨潤(rùn)土，在加入陽(yáng)離子表面活性劑的同時(shí)還添加鐵離子，合成帶有鐵離子的有機(jī)膨潤(rùn)土，在有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有機(jī)物從廢水中沉降分離后添加過氧化氫到膨潤(rùn)土中，再以超聲波加速氧化有機(jī)污染物，最后得到循環(huán)利用的膨潤(rùn)土，該方法簡(jiǎn)單易行且成本小，增加了有機(jī)膨潤(rùn)土在廢水處理中固液分離性能，再生時(shí)間短、再生徹底，解決有機(jī)膨潤(rùn)土吸附處理后帶來污染轉(zhuǎn)移的問題。
文檔編號(hào)C01B33/44GK101254925SQ20081002450
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者李定龍, 申晶晶, 馬建峰, 黃文艷 申請(qǐng)人:江蘇工業(yè)學(xué)院