一种利用改性膨润土处理有机废水的方法

摘要

本发明公开一种利用改性膨润土处理有机废水的方法。依次包括如下步骤：1)采用钙基或钠基膨润土，按照每克膨润土对应0.5～1.0mmol氯化锰的量，将过20～50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为15％～30％的氯化锰溶液中，在40～50℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，再将该沉淀物从液体中分离，用去离子水洗沉淀物2～3遍，烘干，得到高锰酸钾改性的膨润土；取1g烘干的氯化锰改性的膨润土，加入到1～1.5L待处理的有机废水中，再加入0.2～0.6mmol亚硫酸氢钠，搅拌10-20min，再加入1～2g水滑石，有机物被分解，沉淀分离，上清液可以排放。该方法受废水pH影响小、处理后无二次污染。

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染控制新技术的开发，尤其涉及一种利用改性膨润土处理 有机废水的方法。

背景技术

随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛 和严重，威胁人类的健康和安全。由于工业有机废水的成分更复杂，有些还有毒 性，工业有机废水处理比城市污水处理更困难也更重要。

工业产生的高浓度有机废水中，酸、碱类众多，往往具有强酸或强碱性。主 要有以下危害：一是需氧性危害：由于生物降解作用，高浓度有机废水会使受纳 水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境。二是 感观性污染：高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人 民的正常生活。三是致毒性危害：超高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会 在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康。

目前采用的处理方法主要有：(1)氧化-吸附法：高浓度废水稀释后用煤粉 进行初步混凝、吸附处理，然后用Fenton试剂催化氧化和酸性凝聚，再用煤粉 混凝、吸附。(2)焚烧法：焚烧法适用于处理高浓度有机废水。预处理后的废水 经加压、过滤、计量后送至炉拱上方，由高压空气雾化专用喷嘴喷入炉膛蒸发焚 烧。该法在保证锅炉安全运行的条件下，能对高浓度有机废水彻底处理，其优点 是初投资省、运行费用低。该法在实际推广应用中存在的缺点是：①废水水量受 相配锅炉的限制；②对废水成分应详细分析，确保不影响锅炉本体燃烧；③该法 在理论上有待进一步深入研究。(3)吸附法：吸附法是用具有很强吸附能力的固 体吸附剂，使废水中的一种或数种组分富集于固体表面的方法。常用的吸附剂有 活性炭和树脂，活性炭再生和洗脱困难；树脂吸附具有实用范围广，不受废水中 无机盐的影响，吸附效果好，洗脱和再生容易，性能稳定等优点，因而在超高浓 度有机废水处理中，最常用的吸附剂为树脂吸附剂。树脂吸附法可用于处理含酚、 苯胺、有机酸、硝基物、农药、染料中间体等废水，是一种处理有机废水的有效 方法。(4)SBR处理：SBR污水处理工艺是现代活性污泥法的一种类型，它是在 一个设有曝气及搅拌装置的反应器内，按照预定的程序，进行充水、生化反应、 沉淀、排水、闲置等过程的操作。这种方法是利用微生物降解有机物，但大部分 高浓度的工业有机废水可生化性很差，所以该方法在高浓度工业有机废水处理方 面应用前景有限。

CN104609597A公开了一种超快速去除水中有机污染物的方法，该方法，步 骤如下：一、向待处理的水中加入还原剂；二、将待处理的水pH调节到3-7的 范围内；三、向待处理的水中加入氧化剂。该方法利用亚硫酸氢根与高锰酸钾或 二氧化锰反应，通过迅速产生高活性的氧化剂Mn(III)(非络合态)，实现对水中 有机污染物的超快速去除，可以把高锰酸钾和二氧化锰氧化去除污染物的速率提 高一千至一百万倍。但该方法属于均相反应，处理后的废水含有大量锰和硫酸根 难以去除，且不利用重复使用。另外，该反应需要在酸性条件下进行，对废水的 pH值有一定的要求，导致不符合要求的废水需要调节pH才可以进一步反应，反 应完成之后还要再调节pH值至中性，费时费力。

膨润土是以蒙脱石(Montmorillonite)为主要矿物的粘土岩。蒙脱石是一种 含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝(镁)氧(氢氧)八 面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层间距离为0.96～2.14nm，这些纳米 片层团聚在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒。膨润土有很强的阳离子交 换能力，在一定的物理-化学条件下，Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等可相 互交换。阳离子交换性是膨润土的重要工艺特性，利用这一特性，可以对膨润土 进行改性，如制备膨润土负载催化剂。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中分离困难、条件苛刻的不足，提供一种利 用改性膨润土处理有机废水的方法。

本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤：

1)采用钙基或钠基膨润土，按照每克膨润土对应0.5～1.0mmol氯化锰的量， 将过20～50目筛的膨润土加入到质量百分比浓度为15％～30％的氯化锰溶液中， 在40～50℃恒温水浴中搅拌5～6h，老化12～24h，再将该沉淀物从液体中分离， 用去离子水洗沉淀物2～3遍，烘干，得到高锰酸钾改性的膨润土；

2)取1g烘干的氯化锰改性的膨润土，加入到1～1.5L待处理的有机废水中， 再加入0.2～0.6mmol亚硫酸氢钠，搅拌10-20min，再加入1～2g水滑石，有机 物被分解，沉淀分离，上清液可以排放。

本发明的优点是：

(1)将氯化锰交换到膨润土层间，制备成安全稳定的水处理剂，在反应的 过程中，污染物被吸附到膨润土表面，亚硫酸氢根在膨润土表面和锰离子发生反 应，利用膨润土表面酸性完成对污染物的降解反应，反应受水体本身pH值影响 较小。

(2)反应完成后，产生的锰离子和硫酸根离子分别被膨润土和膨润土所吸 附，处理后废水中没有残留，可以直接排放。

具体实施方式

以下进一步提供本发明的3个实施例：

实施例1

采用钠基膨润土，按照每克膨润土对应1.0mmol氯化锰的量，将过50目筛 的膨润土加入到质量百分比浓度为30％的氯化锰溶液中，在50℃恒温水浴中搅 拌6h，老化24h，再将该沉淀物从液体中分离，用去离子水洗沉淀物3遍，烘 干，得到高锰酸钾改性的膨润土；取1g烘干的氯化锰改性的膨润土，加入到1.5 L待处理的金橙II废水中，再加入0.6mmol亚硫酸氢钠，搅拌20min，再加入 2g水滑石，有机物被分解，沉淀分离，去除率97.6％，上清液可以排放。

实施例2

采用钙基膨润土，按照每克膨润土对应0.5mmol氯化锰的量，将过20目筛 的膨润土加入到质量百分比浓度为15％的氯化锰溶液中，在40℃恒温水浴中搅 拌5h，老化12h，再将该沉淀物从液体中分离，用去离子水洗沉淀物2遍，烘 干，得到高锰酸钾改性的膨润土；取1g烘干的氯化锰改性的膨润土，加入到1L 待处理的苯酚废水中，再加入0.2mmol亚硫酸氢钠，搅拌10min，再加入1g 水滑石，有机物被分解，沉淀分离，去除率98.5％，上清液可以排放。

实施例3

采用钠基膨润土，按照每克膨润土对应0.8mmol氯化锰的量，将过30目筛 的膨润土加入到质量百分比浓度为30％的氯化锰溶液中，在50℃恒温水浴中搅 拌6h，老化24h，再将该沉淀物从液体中分离，用去离子水洗沉淀物3遍，烘 干，得到高锰酸钾改性的膨润土；取1g烘干的氯化锰改性的膨润土，加入到1.5 L待处理的金橙II废水中，再加入0.5mmol亚硫酸氢钠，搅拌20min，再加入 2g水滑石，有机物被分解，沉淀分离，去除率97.9％，上清液可以排放。