一种用于制革废水处理的改性凹土吸附剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于制革废水处理的改性凹土吸附剂及其制备方法。本方法首先按干重计将100份的凹土分散于水中配制成悬浮液，将2～5份的天然高分子溶解于水中配制成溶液，之后将两者混合，然后超声处理10～20分钟，静置10～30分钟，取上部乳液，干燥后即得到改性凹土吸附剂。此种改性凹土吸附剂在水中能够迅速达到纳米级分散，从而充分发挥凹土的吸附作用，提高凹土利用率，同时可以发挥凹土与天然高分子的协同增效作用，提高吸附剂对有机杂质的吸附能力，并且使用后的吸附剂易于沉降分离。此方法操作简便，所得改性凹土吸附剂具有高效、环保、价廉、可再生的优点，具有巨大的社会效益和经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理吸附材料领域，具体涉及一种用于制革废水处理的改性凹土吸附剂及其制备方法。

背景技术

制革废水是我国严重的污染源之一，其成分复杂、污染物浓度高、流量大，难处理。废水中含有高浓度的金属离子、硫化物、表面活性剂、油脂、蛋白质、染料等污染物，外观浑浊，有难闻气味，水质随时间变化很大。目前，典型的治理工艺为“物化—生化”结合法，而絮凝沉淀是综合废水治理中必不可少的物化处理过程，决定着后序流程的运行工况、费用和最终出水水质。当前应用的絮凝剂主要为无机高分子、有机高分子材料，不过无机高分子分子量较低、活性基团单一、投料大、有毒性，有机高分子用量少、絮凝快，但是合成有机高分子难降解，导致二次污染，因此可降解的天然高分子有着广阔的应用前景。然而单一的天然高分子絮凝剂，活性基团有限，絮凝能力有限。因此探索开发天然高分子和其它材料的复合絮凝剂，可克服单一絮凝剂的缺陷，成为研究热点。

凹土，为凹凸棒土的简称，是一种具有层链状结构的含水富镁铝的硅酸盐矿物，属天然纳米材料。凹土拥有巨大的比表面积，有较强的离子交换能力、吸附容量和脱色能力。已有研究指出纳米粘土对多种金属离子、染料、部分有机物和微生物均有优异的吸附效果，成本低，再生简单，在废水处理上有广阔的应用前景。由于天然的凹土矿物品味低，杂质含量高，杂质的存在削弱了凹土的吸附性能，目前主要通过改性的方法提高凹土的质量。常用的方法有热活化、酸改性、有机改性。热活化可脱除晶体结构中不同状态的水，使其内部结构疏松多孔；酸改性一方面去除孔道中的杂质，使孔道疏松，另一方面由于凹凸棒石的阳离子可交换性，半径较小的H+能置换出凹凸棒石层间部分K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等离子，增大孔容积；有机改性通常以季铵盐阳离子表面活性剂通过离子交换吸附与凹凸棒石发生作用，生成凹土-有机表面活性剂复合体，大分子量有机基团取代了原有的无机阳离子，凹凸棒石颗粒表面也因各种活性中心的存在而吸附一部分有机物，同时晶格内外的部分结晶水和吸附水被有机物取代，从而改善了凹土的疏水性，也增强了去除有机污染物的能力。但是目前的方法都不能够很好的解决限制纳米粘土推广应用的两个难题：一是凹土自然状态下呈团聚状态，降低了其吸附效率；二是凹土易悬浮，不易沉降。因此如何在应用时保证凹土超微分散并在吸附污物后易于沉降是将凹土用于治污的关键。

羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素钠、透明质酸、羧甲基淀粉钠、海藻酸钠、单宁酸等是常用的天然高分子絮凝剂，资源丰富可再生，对于废水中的某些离子和胶体物质具有很强的絮凝沉淀作用，并且它们也是很好的分散剂，能够利用自身的羧基、羟基与矿土上的金属离子络合，从而增大矿土表面的电负性和空间位阻而有效分散矿土。目前，尚未发现用这几种天然高分子改性凹土的报道。

本发明提供了一种用于制革废水处理的改性凹土吸附剂及其制备方法，该吸附剂是一种新型高效环保价廉可再生的改性凹土吸附剂，可用于复杂难处理的制革综合废水的治理。该吸附剂具有较强的吸附、去污脱色及除臭能力，易于沉降完全，净化水质，成本低廉，不产生二次污染，具有实际推广应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性凹土吸附剂及其制备方法，通过此方法制备的改性凹土吸附剂用于废水处理时能够在水中超微分散并在吸附杂质后易于沉降。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：首先按干重计将100份的凹土分散于水中配制成悬浮液，将2～5份的天然高分子溶解于水中配制成溶液，之后将两者混合，然后超声处理10～20分钟，静置10～30分钟，除去沉降下来的固体杂质，取上部乳液真空干燥或普通烘箱干燥，即得到改性凹土吸附剂。其中所述具有分散作用、吸附作用的天然高分子为羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素钠、透明质酸、羧甲基淀粉钠、海藻酸钠、单宁酸中的任意一种或几种。

采用本发明的方法制备的改性凹土吸附剂具有以下优点：

(1)本发明采用天然高分子分散剂改性凹土，有利于凹土在水中迅速分散充分，避免凹土颗粒团聚现象，提高凹土利用率。

(2)本发明所采用的天然高分子，均有吸附、絮凝作用，将其与凹土复合后，加强了该吸附剂对有机物的吸附，同时，天然高分子的絮凝沉淀作用有利于吸附杂质后的改性凹土的沉降。

(3)本发明制备的改性凹土吸附剂，具有高效、环保、价廉、可再生的优点。

(4)本发明制备条件温和，原料易得，操作简单，具有推广应用的价值。

具体实施方式

下面给出本发明的6个实施例，以具体说明改性凹土吸附剂及其制备方法。但在这里需要特别说明的是，实施例是用于对本发明作进一步的说明，不能理解为是对本发明的限定。

实施例1

分别配制1％的凹土悬浮液和0.1％的羧甲基壳聚糖溶液，按凹土与羧甲基壳聚糖质量比为100∶2的比例将二者混合，超声10分钟，静置15分钟，除去沉降下来的固体杂质，取上部乳液真空干燥或于普通烘箱干燥，即得到改性凹土。此改性凹土，可在水中迅速溶解，平均粒径约400纳米。

实施例2

分别配制1％的凹土悬浮液和0.1％的羧甲基纤维素钠溶液，按凹土与羧甲基纤维素钠质量比为100∶2.5的比例将二者混合，超声15分钟，静置15分钟，除去沉降下来的固体杂质，取上部乳液真空干燥或于普通烘箱干燥，即得到改性凹土。此改性凹土，可在水中迅速溶解，平均粒径约400纳米。

实施例3

分别配制1％的凹土悬浮液和0.1％的透明质酸溶液，按凹土与透明质酸质量比为100∶3的比例将二者混合，超声15分钟，静置15分钟，除去沉降下来的固体杂质，取上部乳液真空干燥或于普通烘箱干燥，即得到改性凹土。此改性凹土，可在水中迅速溶解，平均粒径约400纳米。

实施例4

分别配制1％的凹土悬浮液和0.1％的羧甲基淀粉钠溶液，按凹土与羧甲基淀粉钠质量比为100∶2.5的比例将二者混合，超声10分钟，静置20分钟，除去沉降下来的固体杂质，取上部乳液真空干燥或于普通烘箱干燥，即得到改性凹土。此改性凹土，可在水中迅速溶解，平均粒径约400纳米。

实施例5

分别配制1％的凹土悬浮液和0.1％的海藻酸钠溶液，按凹土与海藻酸钠质量比为100∶4的比例将二者混合，超声15分钟，静置20分钟，除去沉降下来的固体杂质，取上部乳液真空干燥或于普通烘箱干燥，即得到改性凹土。此改性凹土，可在水中迅速溶解，平均粒径约400纳米。

实施例6

分别配制1％的凹土悬浮液和0.1％的单宁酸溶液，按凹土与单宁酸质量比为100∶2.5的比例将二者混合，超声10分钟，静置20分钟，除去沉降下来的固体杂质，取上部乳液真空干燥或于普通烘箱干燥，即得到改性凹土。此改性凹土，可在水中迅速溶解，平均粒径平均粒径约400纳米。