專利名稱：一種用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦物材料，特別是一種可用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土，本發(fā)明還涉及這種改性膨潤(rùn)土的制造方法。
背景技術(shù)：
城市垃圾滲濾液為垃圾填埋過(guò)程中所產(chǎn)生的二次污染物，是一種顏色灰黑、有惡臭氣味的高濃度且成分復(fù)雜的有機(jī)廢水。其產(chǎn)生的主要來(lái)源是(1)降水和降雪的滲入，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來(lái)源；(2)外部地表水的流入，包括地表徑流和地表灌溉；(3)當(dāng)填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液水位低于場(chǎng)外地下水水位，且沒(méi)有設(shè)置防滲系統(tǒng)時(shí)，地下水就有可能滲入填埋場(chǎng)內(nèi)；(4)垃圾本身所含的水分；(5)垃圾在降解過(guò)程中產(chǎn)生的水分。一般城市垃圾滲濾液的色度＞2000倍，其中有機(jī)物的濃度和各種有害金屬的含量也很高，COD的含量一般為1200～45000mg/L，而且垃圾滲濾液的放置時(shí)間越長(zhǎng)，降低COD的難度也就越大。由于垃圾滲濾液將會(huì)污染地表水和地下水，且其中所含的重金屬可能在土壤中富集，造成土壤的重金屬污染，因此未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的垃圾滲濾液對(duì)人類及動(dòng)植物的生長(zhǎng)是有很大的危害。我國(guó)經(jīng)處理或未經(jīng)達(dá)標(biāo)處理的垃圾滲濾液，大部份都直接排入江河湖海。隨著海洋赤潮、江河湖水污染的加劇以及對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，垃圾滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越嚴(yán)格。許多地區(qū)要求垃圾滲濾液指標(biāo)必須要達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)才能排放，因此垃圾滲濾液的深度處理已成為一個(gè)急待解決的問(wèn)題。目前處理垃圾滲濾液通常采用的方法是對(duì)其進(jìn)行物化處理、生化處理、物化處理與生化處理相結(jié)合的方法，其中物化處理有化學(xué)氧化、絮凝沉淀、活性碳吸附、反滲透、土地法等；生化處理中有生物轉(zhuǎn)盤(pán)、厭氧氧化處理等方法。但采用上述方法對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理，一般都需要投入大量資金，采用復(fù)雜、大型的設(shè)備，所以處理成本很高，投資額大，處理工藝也十分復(fù)雜，而且即使經(jīng)過(guò)處理后，垃圾滲濾液COD濃度仍在1000mg/L左右，依然無(wú)法達(dá)到我國(guó)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。目前也有將改性膨潤(rùn)土用于城市垃圾滲濾液的處理方面的研究，但現(xiàn)有的膨潤(rùn)土改性方法不能直接采用膨潤(rùn)土原礦進(jìn)行改性，在將膨潤(rùn)土進(jìn)行改性之前必須先將膨潤(rùn)土進(jìn)行提純處理，但由于膨潤(rùn)土的提純工序很復(fù)雜，操作時(shí)需要用大量的水，并且固液分離也很困難，還需要采用復(fù)雜、大型的設(shè)備進(jìn)行操作，因此以現(xiàn)有的方法對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，其成本很高，工序也較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將公開(kāi)一種生產(chǎn)成本低、制造工藝簡(jiǎn)單、投資少并可提高去除垃圾滲濾液中COD和脫色能力的改性膨潤(rùn)土；本發(fā)明還將公開(kāi)這種改性膨潤(rùn)土的制造方法。
膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要礦物成分，含少量伊利石、高嶺石、伊利石/蒙脫石混層等粘土礦物及其它碎屑礦物組成的復(fù)合物。蒙脫石是由兩個(gè)共頂聯(lián)接的硅氧四面體片中間夾一個(gè)共邊聯(lián)接的鋁氧八面體片組成的層狀硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)式為(Mxn·H2O)(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2。其結(jié)構(gòu)中的單片層是縱橫尺寸比很大的薄片，直徑約為100～200nm，而厚度僅為1nm。5～10層這樣的薄片通過(guò)層間陽(yáng)離子結(jié)合在一起構(gòu)成基本顆粒，由這些基本顆粒構(gòu)成更大的不規(guī)則集團(tuán)，因而膨潤(rùn)土具有層狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中鋁對(duì)硅和鎂對(duì)鋁的類質(zhì)同像替代的離子交換作用，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)負(fù)電荷(即層電荷)過(guò)剩，為達(dá)到正負(fù)電荷的平衡，需要一定數(shù)量的陽(yáng)離子來(lái)補(bǔ)償而且位于層間區(qū)域。這些陽(yáng)離子以離子鍵力聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)單元層，并且是活動(dòng)的，它的鍵強(qiáng)比分子鍵或氫鍵大得多。因此當(dāng)蒙脫石結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)部電荷未達(dá)到平衡時(shí)，單元層間的空隙中將由一定量的陽(yáng)離子來(lái)充填，從而發(fā)生(陽(yáng))離子交換作用。蒙脫石由于破鍵、晶格內(nèi)類質(zhì)同象取代及吸附在其表面的腐殖質(zhì)離解等原因而帶負(fù)電荷，從而導(dǎo)致晶格層間結(jié)合疏松，遇水易膨脹成碎片，顆粒分散度高，具有巨大的內(nèi)表面積和大量的交換性陽(yáng)離子，使其具有良好的吸附性能和離子交換性能，其陽(yáng)離子交換容量約為70～130mmol/100g，廣泛用于鑄造業(yè)、鉆井、建筑、輕工等行業(yè)，大量用于鐵礦球團(tuán)和作為吸附劑用于各行各業(yè)。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)膨潤(rùn)土的改性，可大幅度提高膨潤(rùn)土去除COD和脫色的能力。把改性膨潤(rùn)土用于處理垃圾滲濾液，可以達(dá)到很好的效果。本發(fā)明用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，步驟如下1)將膨潤(rùn)土原礦粉碎，加水調(diào)成漿狀；一般需將膨潤(rùn)土原礦粉碎成20～200目，以便加水調(diào)成漿狀；加水將膨潤(rùn)土調(diào)漿時(shí)，膨潤(rùn)土與水的固液質(zhì)量比一般為1∶4～15；為達(dá)到最好的效果，膨潤(rùn)土與水的固液質(zhì)量比最好為1∶9；2)將可溶性鹽溶于水中，攪拌均勻，得到質(zhì)量濃度為5～60％的可溶性鹽溶液；所述的可溶性鹽最好為可溶性的鎂鹽或可溶性鐵鹽或可溶性鋁鹽或可溶性鈉鹽或可溶性聚合鐵鹽或可溶性聚合鋁鹽；例如氯化鋁或硫酸亞鐵或聚合氯化鋁或氯化鈉等；可溶性鹽溶液的質(zhì)量濃度最好為50％；3)把所得的可溶性鹽溶液加入膨潤(rùn)土漿液中，并使兩者充分混合，然后調(diào)節(jié)所得混合溶液的PH值至5～9，并將其陳置一定時(shí)間；而膨潤(rùn)土與可溶性鹽中的金屬陽(yáng)離子之比一般為1g∶1～20mmol，最好為1g∶15mmol；混合溶液陳置的時(shí)間一般為1～5小時(shí)；調(diào)節(jié)混合溶液的PH值為7，并且陳置5小時(shí)制得的產(chǎn)品，性能最佳；4)將陳置后的混合溶液加熱至60～100℃，使其進(jìn)一步反應(yīng)；加熱反應(yīng)的時(shí)間一般為8～24小時(shí)；在80℃溫度條件下反應(yīng)10小時(shí)的效果最好；5)將加熱后的混合溶液進(jìn)行干燥，得到用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土；所述的干燥混合溶液，干燥的溫度一般為100～120℃，干燥的時(shí)間為6～20小時(shí)；為達(dá)到最好的干燥效果，干燥的溫度最好為110℃，干燥的時(shí)間最好為12小時(shí)。
采用本發(fā)明所述的制造方法對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性后，可大大提高其對(duì)垃圾滲濾液中COD和色度的去除率。用于垃圾滲濾液的處理，膨潤(rùn)土原礦沒(méi)有去除色度的能力，對(duì)CODcr的去除率僅為18.9％。用改性膨潤(rùn)土處理垃圾滲濾液，通過(guò)測(cè)試處理前后垃圾滲濾液的吸光度發(fā)現(xiàn)垃圾滲濾液的吸光度下降了90％，表明其對(duì)色度去除效果良好；通過(guò)微波消解重鉻酸鉀滴定法進(jìn)行檢測(cè)，改性膨潤(rùn)土對(duì)CODcr的去除率升至65.8％。因此這種改性膨潤(rùn)土十分適合用于垃圾滲濾液的處理。膨潤(rùn)土礦的儲(chǔ)量大，價(jià)格便宜，而且膨潤(rùn)土改性處理的生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，可直接使用原礦進(jìn)行改性，不用提純，這樣既避免了在改性過(guò)程中使用大量的水資源作為提純劑、不需要提純用的固液分離裝置，也無(wú)需任何其它復(fù)雜、大型的設(shè)備，因此其生產(chǎn)的成本低廉，完全可以進(jìn)行工業(yè)化批量生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11)將膨潤(rùn)土粉碎至20目，并加水調(diào)成漿狀；所得的膨潤(rùn)土漿液中，膨潤(rùn)土與水的固液質(zhì)量比為1∶4；2)將氯化鋁溶于水中，攪拌均勻，得到質(zhì)量濃度為5％的氯化鋁溶液；3)把氯化鋁溶液加入膨潤(rùn)土漿液中，邊加邊攪拌，直至兩者充分混合，然后將所得混合溶液的PH值調(diào)至5，再將其陳化5小時(shí)；其中選用的膨潤(rùn)土與鋁離子的比為1g∶15mmol；4)將上述混合溶液置于80℃反應(yīng)10小時(shí)；5)然后將所得的混合溶液在100℃干燥12小時(shí)，即得可用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土。
實(shí)施例21)將膨潤(rùn)土粉碎至100目，并加水調(diào)成漿狀；所得的膨潤(rùn)土漿液中，膨潤(rùn)土與水的固液質(zhì)量比為1∶15；2)將硫酸亞鐵溶于水中，攪拌均勻，得到質(zhì)量濃度為60％的硫酸亞鐵溶液；3)把硫酸亞鐵溶液加入膨潤(rùn)土漿液中，邊加邊攪拌，直至兩者充分混合，然后將所得的混合溶液的PH值調(diào)至9，再將其陳化1小時(shí)；其中選用的膨潤(rùn)土與鐵離子的比為1g∶1mmol；4)將上述混合溶液置于60℃反應(yīng)8小時(shí)；5)然后將所得的混合溶液在120℃干燥6小時(shí)，即得可用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土。
實(shí)施例31)將膨潤(rùn)土粉碎至200目，并加水調(diào)成漿狀；所得的膨潤(rùn)土漿液中，膨潤(rùn)土與水的固液質(zhì)量比為1∶9；2)將聚合氯化鋁溶于水中，攪拌均勻，得到質(zhì)量濃度為50％的聚合氯化鋁溶液；3)把聚合氯化鋁溶液加入膨潤(rùn)土漿液中，邊加邊攪拌，直至兩者充分混合，然后將所得的混合溶液的PH值調(diào)至7，再將其陳化3小時(shí)；其中選用的膨潤(rùn)土與鋁離子的比為1g∶20mmol；4)將上述混合溶液置于100℃反應(yīng)24小時(shí)；5)然后將所得的混合溶液在110℃干燥20小時(shí)，即得可用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土。
權(quán)利要求
1.一種用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，步驟如下1)將膨潤(rùn)土原礦粉碎，加水調(diào)成漿狀；2)將可溶性鹽溶于水中，攪拌均勻，得到質(zhì)量濃度為5～60％的可溶性鹽溶液；3)把所得的可溶性鹽溶液加入膨潤(rùn)土漿液中，并使兩者充分混合，然后調(diào)節(jié)所得混合溶液的PH值至5～9，并將其陳置；4)將陳置后的混合溶液加熱至60～100℃，使其進(jìn)一步反應(yīng)，加熱反應(yīng)時(shí)間為8～24小時(shí)；5)將加熱后的混合溶液進(jìn)行干燥，得到用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，其特征在于所述可溶性鹽為可溶性鎂鹽或可溶性鐵鹽或可溶性鋁鹽或可溶性鈉鹽或可溶性聚合鐵鹽或可溶性聚合鋁鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，其特征在于所述可溶性鹽為氯化鋁或硫酸亞鐵或聚合氯化鋁或氯化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，其特征在于步驟1)中，膨潤(rùn)土與水的固液質(zhì)量比為1∶4～15。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，其特征在于步驟2)中，可溶性鹽溶液的質(zhì)量濃度為50％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，其特征在于步驟3)中，膨潤(rùn)土漿液中的膨潤(rùn)土與可溶性鹽溶液中可溶性鹽的金屬陽(yáng)離子之比為1g∶1～20mmol。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，其特征在于步驟3)中，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)PH值后，所得混合溶液的陳置時(shí)間為1～5小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土的制造方法，其特征在于步驟5)中，加熱后的混合溶液干燥溫度為100～120℃；干燥時(shí)間為6～20小時(shí)。
9.權(quán)利要求1～8所述的方法制造的用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土。
全文摘要
本發(fā)明將公開(kāi)一種用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土及其制造方法，所述的制造方法步驟如下1)將膨潤(rùn)土原礦粉碎，加水調(diào)成漿狀；2)將可溶性鹽溶于水中，攪拌均勻，得到質(zhì)量濃度為5～60％的可溶性鹽溶液；3)把可溶性鹽溶液加入膨潤(rùn)土漿液中，并使兩者充分混合，然后調(diào)節(jié)所得混合溶液的pH值至5～9，并將其陳置；4)將陳置后的混合溶液加熱至60～100℃，使其進(jìn)一步反應(yīng)，加熱反應(yīng)時(shí)間為8～24小時(shí)；5)將加熱后的混合溶液進(jìn)行干燥，得到用于處理垃圾滲濾液的改性膨潤(rùn)土。改性后的膨潤(rùn)土對(duì)垃圾滲濾液的吸光度降低90％以上，對(duì)COD
文檔編號(hào)C02F1/28GK1751992SQ20051002134
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月23日
發(fā)明者徐文炘, 張靜, 肖筱瑜, 李蘅, 李毅 申請(qǐng)人:桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院