雙改性膨潤土在含油廢水處理中的實(shí)驗(yàn)研究
作者：華垚膨潤土來源： http://www.dgmldz.com/時(shí)間：2020-08-20 08:24:52
膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的黏土，具有較大的比表面積與離子交換容量，且無毒、無刺激性，價(jià)格低廉，可以大規(guī)模運(yùn)用于吸附處理。但天然膨潤土有著“親水疏油”的特點(diǎn)，較難吸附乳化油。采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對膨潤土進(jìn)行改性，使之吸附濃度為225mg/L的含油廢水，去除率可達(dá)97%的。使用硫酸改性膨潤土，對于濃度128mg/L的含油廢水，改性膨潤土用量為4g/300mL時(shí)，油的去除率為90.02%。但是目前對于乳化油的吸附研究較少，大多數(shù)只是將油和水混合在一起進(jìn)行研究，而實(shí)際處理過程中經(jīng)過隔油混凝處理后，含油廢水主要以乳化油的形式存在。乳化油是因水中含有表面活性劑使油珠形成穩(wěn)定的乳化液，難以被吸附去除。本實(shí)驗(yàn)在機(jī)油中加入洗潔精（乳化劑），使之形成乳化廢水，模擬實(shí)際鐵路含油廢水。聚丙烯酰胺(PAM)是國內(nèi)使用廣泛的非離子型高分子絮凝劑，通過改性可以增大蒙脫石的層間距。四甲基溴化銨(TMAB)是一種短鏈季銨鹽改性劑，短碳鏈季銨鹽陽可以增大膨潤土硅氧烷的吸附表面，從而增強(qiáng)對油的吸附性。因此本實(shí)驗(yàn)選用PAM和TMAB對膨潤土進(jìn)行改性，兩者價(jià)格低廉，適合大規(guī)模應(yīng)用。
對鈉基膨潤土和不同改性膨潤土進(jìn)行電鏡掃描，結(jié)果是鈉基膨潤土和改性膨潤土都出現(xiàn)出不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu)，這是膨潤土的典型結(jié)構(gòu)，代表著膨潤土的基本結(jié)構(gòu)未發(fā)生很大的改變。對比發(fā)現(xiàn)，鈉基膨潤土表面結(jié)構(gòu)不規(guī)則，改性膨潤土表面多出一些小的碎層塊，可能是由于改性劑破壞了一部分膨潤土的表面結(jié)構(gòu)所致，其中雙改性膨潤土呈云片狀，邊部有渾圓花邊。
膨潤土的主要成分是蒙脫石，其層間距隨著吸附水分子量、層間陽離子種類和含量變化而不同。對鈉基膨潤土和改性膨潤土進(jìn)行XRD分析，結(jié)果是這幾種膨潤土的特征峰大致相同，但是未改性膨潤土的特征峰衍射角在6.4°，而改性膨潤土的特征峰往小角偏移，例如0.05% CPAM + 1.0g TMAB改性的膨潤土的特征峰衍射角為5.8°，這說明改性后膨潤土的層間距增大。
鈉基膨潤土和改性膨潤土的FT-IR譜圖可以看出，幾種膨潤土的FT-IR譜圖的峰形基本相似，說明膨潤土的主要形態(tài)未發(fā)生改變，但是又存在細(xì)微差別。3720cm-1和3522～3310cm-1附近的伸縮振動(dòng)峰分別是羥基（—OH）和層間水分子的伸縮振動(dòng)峰；1640cm-1附近的羥基峰是膨潤土結(jié)晶水的表現(xiàn)；1034cm-1和460cm-1附近的吸收峰代表Si-O-Si伸縮振動(dòng)峰；793cm-1附近的吸收峰屬于Mg-OH的伸縮振動(dòng)。這些都是膨潤土本身所具備的特征峰，說明改性并沒有破壞膨潤土本身的結(jié)構(gòu)。而雙改性之后，在2850cm-1和2920cm-1附近出現(xiàn)C-H伸縮振動(dòng)特征吸收峰，在1489cm-1處出現(xiàn)C-H變形振動(dòng)特征峰，這代表季按鹽陽離子進(jìn)入了蒙脫石間結(jié)構(gòu)中。
采用CPAM和TMAB對鈉基膨潤土進(jìn)行了改性，得到改性膨潤土。以其為吸附劑進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)攪拌時(shí)間為3h，轉(zhuǎn)速為200r/min時(shí)，采用7.5g/L雙改性膨潤土（改性劑選擇0.5g TMAB和濃度為0.05%的CPAM）對鐵路模擬含油廢水進(jìn)行處理，除油率可達(dá)85.7%。由于成本低，改性工藝可行，吸附性能達(dá)標(biāo)，因此該雙改性膨潤土在鐵路含油廢水的處理中具有應(yīng)用潛力。
