一種處理工業(yè)廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種處理工業(yè)廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法，屬于非金屬礦物材料與應用及工業(yè)廢水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]制藥、化工、采油等工業(yè)廢水含有大量的有機、無機成分，不經處理的這些工業(yè)廢水直接排放到江河湖泊，不僅對水環(huán)境和土壤造成嚴重污染，而且危害人類健康和經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。其中的制藥工業(yè)廢水中有毒有害的有機和無機污染物含量極高，對人類生存環(huán)境和健康的危害尤為嚴重。
[0003]制藥工業(yè)廢水主要是指制造抗生素、抗菌素、抗血清等制藥廠排出的廢水。這一類廢水的污染物成分復雜，廢水中含有大量酸、堿、鹽和多種有機物，常帶有顏色和異味；廢水的污染物成分和含量隨所生產藥品的種類而不同，一般均含有苯酚、氟、氰、汞化合物等有毒物質以及高濃度的BOD、COD、SS及膠體物質。
[0004]油田采油廢水是石油采收過程中產生的有機廢水，這類廢水含有大量的小分子和大分子有機物，COD較高。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展和聚合物驅油與三元復合驅油工藝的應用，這類廢水的排放量越來越大，不經處理直接外排不僅帶來嚴重的環(huán)境負擔，而且導致油田用水日趨緊張。
[0005]目前處理上述工業(yè)廢水的方法有化學法、物理法、生物法及物理化學法等?；瘜W法主要有化學氧化法、離子交換和電解法；物理法主要吸附法和混凝、過濾法；物理化學法主要有絮凝沉淀法。
[0006]吸附法是處理工業(yè)廢水的主要方法之一，吸附劑是吸附法的核心。目前處理制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水的吸附劑主要是活性炭?；钚蕴渴且环N優(yōu)良的吸附劑，但是由于生產原料的限制和價格昂貴以及生產過程環(huán)境負荷重，生產成本高，推廣應用受到限制。
[0007]硅藻土是一種古代硅藻生物遺骸經長期地質作用形成的硅質沉積巖，其結構特點為納米孔隙呈有規(guī)律分布的圓盤、圓篩、圓環(huán)、圓柱等硅藻結構，平均孔徑10?30nm，孔體積0.lml/g左右，孔隙率大于80%。其主要化學成分為非晶質S12，化學穩(wěn)定性好；比表面積較大，具有良好的吸附性；本身對環(huán)境友好。而且硅藻土資源較豐富，開采和加工成本較低。經過加工處理后的硅藻土已經在城市污水、重金屬離子廢水、印染廢水等的處理中得到應用。但對于高濃度且成分復雜的制藥和油田采油等工業(yè)廢水，未經改性的單一硅藻土吸附劑處理效果有限或欠佳。
[0008]本發(fā)明針對成分復雜且濃度較高的工業(yè)廢水，特別是制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水處理技術現(xiàn)狀以及硅藻土水處理劑應用現(xiàn)狀，提出一種用于制藥工業(yè)和油田采油廢水處理的改性復合硅藻土吸附劑及其制備方法。

【發(fā)明內容】

[0009]鑒于制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水中污染物成分復雜，既含有不溶于水的大分子和烴類有機物，又含有溶于水的小分子有機物和有機表面活性劑，制藥廢水中還有無機鹽及重金屬離子，本發(fā)明提出一種改性硅藻土與凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣復合的吸附劑技術方案，以有效處理此類廢水。
[0010]本發(fā)明提出的用于成分復雜廢水處理的改性復合硅藻土吸附劑的技術方案是，首先對選礦提純和煅燒后的硅藻精土用有機季銨鹽進行改性，然后將季銨鹽改性硅藻精土與凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣按質量百分比60%?75%:5%?35%:5%?35%進行均勻混入口 ο
[0011]所述的硅藻精土用季銨鹽進行改性，其特征是其工藝步驟為:
[0012](I)將硅藻精土在450°C下煅燒1.5h，目的是去除硅藻顆?？椎纼鹊拿毸陀袡C質，疏通孔道，增加孔體積和比表面積；
[0013](2)將步驟(I)煅燒產物加水攪拌制成煅燒硅藻精土質量濃度為20 %?30 %的硅藻精土楽料；
[0014](3)在步驟(2)所述硅藻精土漿料中加入有機季銨鹽進行改性，有機季銨鹽用量為煅燒硅藻精土質量的0.5%?3.0%，改性溫度為50?90°C，改性時間I?3h ;
[0015](4)將步驟(3)改性產物過濾、洗滌和在100?200°C溫度下干燥，制得季銨鹽改性硅藻精土。
[0016]上述步驟(3)中所述的硅藻精土用季銨鹽進行改性，其特征是有機季銨鹽為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。
[0017]用季銨鹽改性后的硅藻精土，一方面顆粒表面和孔道由親水性變成了一定程度的疏水性，改善和提高了與廢水中有機物的相容性，另一方面表/界面電性得到調整和優(yōu)化，增強了吸附有機污染物的能力。
[0018]凹凸棒土是一種鏈層狀結構的富鎂硅酸鹽黏土礦物，晶體結構是兩層硅氧四面體層夾一層鎂(鋁)氧八面體。其結構特點是在四面體條帶間形成與鏈平行的孔洞，孔洞的平均孔徑為0.5?0.7nm。凹凸棒石的比表面積約為50?400m2/g，孔體積0.07ml/g左右，對于有機小分子具有較強的吸附性能。由于凹凸棒土的比表面積較大，且具有一定的離子交換功能，對有機小分子污染物吸附能力較強，還能除去廢水中的無機鹽和水溶性有機物，與改性硅藻土復配處理成分復雜工業(yè)廢水時，彌補孔徑較大和沒有離子交換能力的硅藻土吸附劑的不足。
[0019]蛇紋石脫鎂硅渣是蛇紋石分離提取氧化鎂組分后的多孔硅質材料，其主要成分為非晶質S12，平均孔徑約I?5nm，孔體積0.25ml/g左右、比表面積100?200m2/g，其比表面積較硅藻土大，但孔徑較硅藻土小，對部分重金屬離子和可溶性和小分子有機物有較強的吸附能力，在處理污染物成分復雜的工業(yè)廢水時，可以彌補單一硅藻土的不足。
[0020]上述季銨鹽改性硅藻土、凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣三種多孔礦物材料孔徑分布從幾個埃到數十個納米，平均孔徑范圍從0.5nm到20nm，且表面電性和離子交換性能也各不相同，根據廢水的污染物成分進行復配后可以發(fā)揮各自的長處，協(xié)同配合，選擇性吸附不同種類和分子大小不同的有機和無機污染物，對成分復雜和濃度較高的制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水中整體污染物的吸附能力強，處理效果好。
【附圖說明】
[0021 ] 圖1為改性硅藻土的形貌圖。
[0022]圖2為凹凸棒土的形貌圖。
[0023]圖3為蛇紋石脫鎂硅渣的形貌圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例1
[0025]取自吉林省臨江市北峰娃藻土有限公司選礦后的娃藻精土 500g，在實驗室旋轉管式爐中450°C下煅燒1.5h ;取煅燒后的硅藻精土 200g加清水600ml在實驗室三口燒瓶中攪拌均勻后置于水浴鍋中加熱，待礦漿溫度升至75°C后加入十六烷基三甲基溴化銨2.0g，在70?80°C保溫改性1.5h后過濾、洗滌，洗滌后的濾餅在干燥箱中105°C下干燥，得到改性硅藻土。
[0026]取上述改性硅藻土 65g、凹凸棒土 30g，蛇紋石提鎂硅渣5g在實驗室攪拌器中混合均勻，得到改性復合硅藻土吸附劑。
[0027]取DESMP (對甲苯磺酰氧甲基磷酸二乙酯)生產廢水1000mL。該廢水成分復雜，有機物含量高且含有一定量的無機鹽，化學需氧量(COD)非常高，具體污染物含量為甲醛
13.20g/L，三乙胺 5.31g/L，亞磷酸二乙酯 2.58g/L，鹽分9.52%，氯根