專利名稱：一種利用電鍍廢水和洗滌廢水合成有機水滑石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新材料的開發(fā)，尤其涉及一種利用電鍍廢水和洗滌廢水合成有機水滑石的方法。
背景技術(shù)：
電鍍工廠(或車間)排出的廢水和廢液，如鍍件漂洗水、廢槽液、設(shè)備冷卻水和沖洗地面水等，其水質(zhì)因生產(chǎn)工藝而異，往往含油多種金屬離子，一般來說，常含有Cr6+、Cd2+、 Ni2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等重金屬；電鍍廢水多有毒，危害較大。如氰可引起人畜急性中毒，致死，低濃度長期作用也能造成慢性中毒。鎘可使腎臟發(fā)生病變，并會引起痛痛病。六價鉻可引起肺癌、腸胃道疾病和貧血，并會在骨、脾和肝臟內(nèi)蓄積。因此，電鍍廢水必須嚴格控制， 妥善處理。
洗滌用品中所用的表面活性劑以陰離子型為最重要。其中直鏈烷基苯磺酸鹽用量最大，其次為脂肪醇硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、烷基磺酸鹽等。以十二烷基苯磺酸鈉為代表的陰離子表面活性劑，對水硬度較敏感，不易氧化，起泡力強，成本較低，合成工藝成熟，對顆粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強，對蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑，且泡沫豐富，是非常有效的洗滌劑，常用于洗衣粉、洗潔精和洗手液，用量非常大。十二烷基苯磺酸鈉除用于洗滌用品外，也廣泛應(yīng)用于制革、紡織等工業(yè)的洗滌和脫脂。十二烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)排放了大量表面活性劑廢水，由于廢水中十二烷基苯磺酸鈉含量高，如果直接排入環(huán)境，不僅影響水生生物生存，使水體自凈受阻，對環(huán)境造成嚴重污染，而且對微生物細胞的活性和增殖有一定阻礙作用，對動植物和人體有慢性毒害作用，會擾亂內(nèi)分泌系統(tǒng)，引起雌雄一體、動物免疫機能異常、胎兒發(fā)育畸形、兒童智力低下等異?，F(xiàn)象。
常用的十二烷基苯磺酸鈉廢水處理工藝如混凝沉淀、催化氧化、泡沫分離、活性炭吸附、生物降解以及它們的組合工藝實現(xiàn)其凈化處理。其中吸附法高效、簡單，但活性炭吸附劑價格昂貴。
層狀雙輕基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides,簡稱LDH),又稱水滑石，是一類重要的無機功能材料。其獨特的層狀結(jié)構(gòu)及層板元素和層間陰離子的可調(diào)變性受到人們的廣泛關(guān)注，經(jīng)離子交換向?qū)娱g引入新的客體陰離子可使層狀結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因而可以制備一大類具有特殊性質(zhì)的功能材料。水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。層狀化合物是指具有層狀結(jié)構(gòu)、層間離子具有可交換性的一類化合物，利用層狀化合物主體在強極性分子作用下所具有的可插層性和層間離子的可交換性，將一些功能性客體物質(zhì)引入層間空隙并將層板距離撐開從而形成層柱化合物。
水滑石化學結(jié)構(gòu)通式為[M2YxM3+X_2Γ [(A11— )χ/η·πιΗ20]，其中M2+為Mg2+，Ni2+， Mn2+， Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+ 等二價金屬陰離子；M3+ 為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+ 等三價金屬陰離子； A11—為陰離子，如C032—，NO3' CF, OH—，S042—，PO,，C6H4 (COO) 22-等無機和有機離子以及絡(luò)合離子，當層間無機陰離子不同，水滑石的層間距不同，同時在水滑石吸附污染物之后，層間距也會增大，以容納更多的污染物。
目前，水滑石類材料的合成方法主要有鹽-堿法、鹽-氧化物法和離子交換法，還衍生出誘導(dǎo)水解法、水熱法、熱處理重新水合法等。其中最常用的方法是共沉淀法，即在一定溫度下用構(gòu)成水滑石層的金屬離子混合溶液在堿的作用下發(fā)生共沉淀來制備。該方法簡單易操作，是常用的制備方法，該方法中需要利用一定量的二價金屬離子和三價金屬離子， 從經(jīng)濟的角度來看增加了投入；從治理環(huán)境的角度來看合成的過程中增加了廢水的產(chǎn)生, 對環(huán)境治理提出了新的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中 制備有機水滑石并用于有機廢水處理的不足， 提供一種利用電鍍廢水和洗滌廢水合成有機水滑石的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟I)將電鍍廢水和洗滌廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中存在的離子，添加適當?shù)慕饘訇栯x子，或?qū)⒍喾N電鍍廢水混合，保證二價離子摩爾濃度是三價離子摩爾濃度的2 4倍；2)向電鍍廢水中滴加50% 70%的KOH溶液，持續(xù)20(T300 rpm攪拌，當無沉淀再生成，停止滴加KOH溶液，分離沉淀物；3)將分離后的沉淀物制成懸濁液，固液比為1:Γ1 8,向該懸濁液中繼續(xù)滴加509Γ70% 的KOH溶液，直至pH值至1(Γ13為止，滴加時在30(T400 rpm下攪拌，滴加完成后懸濁液在室溫下老化2Γ48 h，分離沉淀物；4)將該沉淀物加入到洗滌廢水中，固液比為1:1000 1 :5000，在300 400 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌Γ4 h，分離沉淀物，在7(T90°C下烘干，洗滌廢水中的陰離子表面活性劑則進入水滑石層間，制備成有機水滑石。
本發(fā)明的優(yōu)點是利用電鍍廢水中的金屬離子和洗滌廢水中的陰離子，同時制備具有廣泛應(yīng)用范圍的有機水滑石，實現(xiàn)廢物利用，并能去除電鍍廢水中的重金屬，和洗滌廢水中的陰離子染料，合成得到的有機水滑石雖然含有多種金屬，不能滿足高層次的(比如醫(yī)藥化工方面)的需要，但作為有水滑石結(jié)構(gòu)的材料來講可以作為吸附材料，繼續(xù)用于環(huán)境治理。
具體實施方式
將電鍍廢水和洗滌廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中可能存在的離子，添加適當?shù)慕饘訇栯x子，或?qū)⒍喾N電鍍廢水混合，保證二價離子濃度是三價離子濃度的21倍(摩爾濃度)，如果只有二價金屬陽離子，則加入少量三價金屬陽離子(如比較便宜的Al3+、Fe3+)，如果只有三價金屬陽離子，則加入少量二價金屬陽離子(如比較便宜的Mg2+、Fe2+)，如果已經(jīng)有二價金屬陽離子和三價金屬陽離子，則考察一下濃度，確保二者的濃度比符合上述摩爾濃度之比為2 4倍的范圍。
向電鍍廢水中快速滴加50% 70%的KOH溶液，持續(xù)200 300 rpm攪拌，金屬離子在堿作用下發(fā)生沉淀，當堿液無沉淀再生成，停止滴加KOH溶液，分離沉淀物；將分離后的沉淀物無需烘干，制成懸濁液，固液比為1:4 1 8 (質(zhì)量比)，向該懸濁液中繼續(xù)滴加50% 70%的KOH溶液，直至pH值至1(Γ13為止，滴加時在30(T400 rpm下快速攪拌，滴加完成后懸濁液在室溫下老化2Γ48 h，分離沉淀物，在該過程中，金屬離子在堿性條件下生成水滑石；將該沉淀物加入到洗滌廢水中，固液比為1:100(Tl =5000,300^400 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌Γ4 h，分離沉淀物，在7(T90°C下烘干，洗滌廢水中的陰離子表面活性劑則進入水滑石層間，即制備成有機水滑石。
以下進一步提供本發(fā)明的3個實施例實施例I將電鍍廢水和洗滌廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)生產(chǎn)工藝分析，電鍍廢水中含有 Ni2+和Fe2+，加入少量Al3+，使二價離子濃度是三價離子濃度的2倍；向電鍍廢水中快速滴加50%的KOH溶液，持續(xù)200 rpm攪拌，金屬離子在堿作用下發(fā)生沉淀，當堿液無沉淀再生成，停止滴加KOH溶液，分離沉淀物；分離后的沉淀物無需烘干，制成懸濁液，固液比為1:4 (質(zhì)量比)，向該懸濁液中繼續(xù)滴加50%的KOH溶液，直至pH值至10為止，滴加時在300 rpm 下快速攪拌，滴加完成后懸濁液在室溫下老化24h，分離沉淀物，在該過程中，金屬離子在堿性條件下生成水滑石；將該沉淀物加入到洗滌廢水中，固液比為1:1000，300rpm轉(zhuǎn)速下攪拌3 h，分離沉淀物，在70°C下烘干，洗滌廢水中的陰離子表面活性劑則進入水滑石層間，即制備成有機水滑石。
將該有機水滑石粉末用于處理含15mg/L的對硝基苯的有機廢水，每克有機水滑石對應(yīng)的所處理的廢水體積約為I L，快速攪拌60分鐘；反應(yīng)產(chǎn)物在沉淀池停留30分鐘， 固液分離，紫外可見分光光度計測定上清液濃度，污染物去除率為96. 7%。
實施例2 將電鍍廢水和洗滌廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)生產(chǎn)工藝分析，電鍍廢水中含有 Al3+，加入少量Mg2+，使二價離子濃度是三價離子濃度的4倍；向電鍍廢水中快速滴加70% 的KOH溶液，持續(xù)300 rpm攪拌,金屬離子在堿作用下發(fā)生沉淀，當堿液無沉淀再生成，停止滴加KOH溶液，分離沉淀物；分離后的沉淀物無需烘干，制成懸濁液，固液比為1:8(質(zhì)量比)，向該懸濁液中繼續(xù)滴加70%的KOH溶液，直至pH值至13為止，滴加時在400 rpm下快速攪拌，滴加完成后懸濁液在室溫下老化48 h，分離沉淀物，在該過程中，金屬離子在堿性條件下生成水滑石；將該沉淀物加入到洗滌廢水中，固液比為1:5000，400 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌4 h，分離沉淀物，在90°C下烘干，洗滌廢水中的陰離子表面活性劑則進入水滑石層間， 即制備成有機水滑石。
將該有機水滑石粉末用于處理含10 mg/L的對甲苯的有機廢水，每克有機水滑石對應(yīng)的所處理的廢水體積約為I L，快速攪拌60分鐘；反應(yīng)產(chǎn)物在沉淀池停留30分鐘，固液分離，紫外可見分光光度計測定上清液濃度，污染物去除率為97. 5%。
實施例3將多種電鍍廢水和洗滌廢水分別混合，去除固體顆粒，根據(jù)生產(chǎn)工藝分析電鍍廢水中存在Ni2+、Cu2+、Fe3+和Al3+，且二價離子濃度是三價離子濃度的3倍，向電鍍廢水中快速滴加60%的KOH溶液,持續(xù)250 rpm攪拌,金屬離子在堿作用下發(fā)生沉淀，當堿液無沉淀再生成，停止滴加KOH溶液，分離沉淀物；分離后的沉淀物無需烘干，制成懸濁液，固液比為1: 6 (質(zhì)量比)，向該懸濁液中繼續(xù)滴加60%的KOH溶液，直至pH值至12為止，滴加時在350 rpm下快速攪拌，滴加完成后懸濁液在室溫下老化35 h，分離沉淀物，在該過程中，金屬離子在堿性條件下生成水滑石；將該沉淀物加入到洗滌廢水中，固液比為I :3000,350 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌4 h，分離沉淀物，在80°C下烘干，洗滌廢水中的陰離子表面活性劑則進入水滑石層間，即制備成有機水滑石。
將該有機水滑石粉末用于處理含10 mg/L的對硝基苯酚的有機廢水，每克有機水滑石對應(yīng)的所處理的廢水體積約為I L，快速攪拌60分鐘；反應(yīng)產(chǎn)物在沉淀池停留30分鐘， 固液分離，紫外可見分光光度計測定上清液濃度，污染物去除率為93. 1%。
權(quán)利要求
1.一種利用電鍍廢水和洗滌廢水合成有機水滑石的方法，其特征是依次包括如下步驟 I)將電鍍廢水和洗滌廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中存在的離子，添加適當?shù)慕饘訇栯x子，或?qū)⒍喾N電鍍廢水混合，保證二價離子摩爾濃度是三價離子摩爾濃度的2 4倍； 2)向電鍍廢水中滴加50% 70%的KOH溶液，持續(xù)200 300 rpm攪拌，當無沉淀再生成，停止滴加KOH溶液，分離沉淀物； 3)將分離后的沉淀物制成懸濁液，固液比為I:4 1 :8，向該懸濁液中繼續(xù)滴加509^70%的KOH溶液，直至pH值至10 13為止，滴加時在300 400 rpm下攪拌，滴加完成后懸濁液在室溫下老化24 48 h，分離沉淀物； 4)將該沉淀物加入到洗滌廢水中，固液比為I:1000 1 :5000，在300 400 rpm轉(zhuǎn)速下攪拌3 4 h，分離沉淀物，在7(T90°C下烘干，洗滌廢水中的陰離子表面活性劑則進入水滑石層間，制備成有機水滑石。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用電鍍廢水和洗滌廢水合成有機水滑石的方法，將電鍍廢水和洗滌廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中存在的離子，保證二價離子摩爾濃度是三價離子摩爾濃度的2~4倍；向電鍍廢水中滴加50%~70%的KOH溶液，分離沉淀物；將分離后的沉淀物制成懸濁液，固液比為14~18，繼續(xù)滴加50%~70%的KOH溶液，直至pH值至10~13為止，在室溫下老化24~48h，分離沉淀物；將該沉淀物加入到洗滌廢水中，在300~400rpm轉(zhuǎn)速下攪拌3~4h，分離沉淀物，在70~90℃下烘干，洗滌廢水中的陰離子表面活性劑則進入水滑石層間，制備成有機水滑石，實現(xiàn)廢物利用。
文檔編號B01J20/30GK102974312SQ20121049430
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者馬建鋒, 高琪, 姚超, 李定龍 申請人:常州大學