膨润土改性机理研究进展

介绍了膨润土资源概况,综述了膨润土改性及其机理研究的进展。     

A.faecalis strain NR的包埋固定及其氨氮降解性能

为考察异养硝化-好氧反硝化细菌的包埋固定及其氨氮降解特性,对一株异养硝化-好氧反硝化细菌A. feacalis strain NR的包埋固定进行了研究,并与游离菌处理氨氮效果进行对比,考察包埋菌降解氨氮的优势。采用聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)以及PVA/SA混合物分别作为包埋载体,发现PVA/SA混合物作为包埋载体其理化性能最佳,更适合作为包埋载体;利用单因素实验寻求PVA及SA含量、交联时间、包菌量4个因素的合理水平,并采用正交实验对上述4个因素进行优化,获得包埋较优条件为:PVA含量10%、SA含量0.4%、交联时间4 h、包菌量10%;在此条件下制备包埋小球,并得出包埋小球在基础培养基中的最佳投加量为10 g/(150 mL基础培养基);之后考察了温度、pH这2个因素对包埋小球降解氨氮效果的影响,得到包埋小球的最佳氨氮降解条件为:30℃、pH=7;通过对比不同温度及不同pH条件下包埋小球与游离菌对于氨氮的处理效果,发现包埋小球对低温及酸性条件更具有耐受性,表现出优于游离细菌的氨氮降解效率。     

废水营养比对固定化藻菌去除污染物的影响及动力学研究

海藻酸钙作载体的固定化藻菌小球,经壳聚糖覆膜后,用于模拟废水的处理。通过研究废水初始氨氮浓度及碳氮比对固定化藻菌小球处理效果的影响,发现初始氨氮浓度为50 mg/L时,氨氮的去除率达最高值74.4%;碳氮比为35∶1时,COD去除率达最高值77.7%。系统最佳氮磷比与碳氮比分别为5∶1和35∶1。固定化藻菌降解有机物的动力学过程为一级不可逆生化反应过程,其降解速率常数约为0.099 h-1。     

复合改性膨润土对氨氮废水的吸附及脱附

为了研究氨氮的吸附及脱附机理,使用了SDS（十二烷基硫酸钠）和AlCl3·6H2O（六水合三氯化铝）复合改性制备的改性膨润土对氨氮废水进行吸附及脱附性能研究。首先通过改性膨润土对含氨氮废水的吸附动力学实验和等温吸附实验研究膨润土的吸附过程,再利用KCl作为脱附剂,对吸附饱和的膨润土进行脱附再生,使用再生的脱附膨润土复合材料进行吸附实验。实验表明,动力学实验中,准二级动力学方程能够更好的模拟氨氮废水的吸附过程,Langmuir模型和Freundlich模型均能拟合氨氮的吸附过程,但综合评价,选用Freundlich等温方程式。脱附剂KCl溶液pH为3、浓度为550 mg·L-1时,搅拌速度为250 r·min-1,室温下搅拌20 min,吸附饱和膨润土能够很好地脱附,脱附率达到75.21%。再生的复合膨润土材料对氨氮的去除率为62.83%。     

八羟基喹啉改性膨润土预处理养殖废水

以八羟基喹啉为改性剂,天然膨润土为原料,制备一种新型吸附剂,并将其应用于养殖废水的预处理中。确定了改性膨润土的最佳制备条件:土液比为4 g/L,改性剂浓度为0.3 g/L,改性时间为50 min,改性温度为50℃。并以扫描电镜方法对改性膨润土行进表征:八羟基喹啉已经有效进入层间,改变了膨润土的性状,提高了吸附效果。优化了改性膨润土处理养殖废水的工艺条件:投土量为1 g/L,pH为4,搅拌时间为30 min,搅拌速度为350 r/min,沉淀时间为40 min。在此优化条件下,改性膨润土对养殖废水的COD去除率最高可达79.18%,且吸附动力学结果满足二级动力学模型。     

复合改性膨润土固定尾矿中Zn的研究

以钠基膨润土(B)为原料,加入两种改性剂,采用湿法制得复合改性膨润土(MB),并用MB固定某锡矿尾矿中的Zn。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对改性前后的膨润土进行了表征,证实改性剂壳聚糖和乙二胺部分负载到膨润土表面,部分插层到膨润土层间。通过重金属浸出实验对MB固定尾矿中Zn的效果进行了研究,单因素实验结果表明,MB的固定效果要优于B,尾矿中Zn的浸出量降低57%~83%,且在酸度较大时也有良好的固定效果。其最佳固定条件为:MB投加量为1.5 g/50 g,反应温度为35℃,pH可以低至4.0,固定过程在4 h内达到稳定。正交实验结果表明,pH是控制MB固定尾矿中Zn的最重要的影响因素,其最佳的固定条件组合与单因素实验相吻合。     

改性膨润土对J酸溶液和废母液处理效果

研究了改性膨润土对Ｊ酸溶液和Ｊ酸废母液的处理效果,结果表明,改性膨润土对Ｊ酸溶液的处理效果比Ｊ酸废母液要好,对Ｊ酸废母液的去除效果与ｐＨ和硫酸钠含量有关,在中性或弱碱性条件下,硫酸钠含量越低。对Ｊ酸废母液的去除率越高,最高可达到５０％左右。     

改性膨润土颗粒对微污染水中有机物和氨氮的吸附

采用粘结剂聚乙烯醇(PVA)、造孔剂碳酸氢钠(NaHCO3)和微波强化Al改性膨润土(以下简称M-Al-Bt)制备改性膨润土颗粒(以下简称MBG),研究MBG对微污染水中有机物和氨氮(NH4-N)的吸附效果,考察了不同投加量、反应时间、pH值对腐殖酸(HA)和NH4-N的去除效果影响.结果表明,投加量3 g/L,反应时间20 min,pH=7时,MBG对微污染水中20 mg/L HA和5mg/L NH4-N的去除率分别可达98%和20%以上.HA和NH4-N共存时,存在竞争吸附,HA影响了MBG对NH4-N的去除.     

DSB+CPB复合改性膨润土对磷酸盐的吸附

为研究两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土的吸附除磷性能及其机理,采用不同比例两性表面活性剂——十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱(DSB)和阳离子表面活性剂溴代十六烷基吡啶(CPB)对膨润土进行了有机复合改性,制得DSB+CPB复合改性膨润土,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)以及热重分析(TGA)等手段对膨润土土样进行了表征,并用吸附等温模型和动力学方程拟合其吸附过程,探讨了改性比例、pH和温度等因素对吸附的影响。结果表明：DSB改性能提高膨润土对磷酸盐的吸附能力,当加入CPB复合改性后,可进一步促进DSB改性膨润土对磷酸盐的吸附能力,且吸附能力均随改性比例的增大而增强;对于0.5 DSB和1.0 DSB的改性膨润土,其与CPB最佳复合比例均为DSB+1.5 CPB,最大吸附量分别为原土的7.81倍和8.19倍;改性膨润土对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温模型和伪二级吸附动力学方程,其吸附能力随pH的升高而降低,且吸附为物理和化学吸附同时存在的自发吸热熵增过程。上述研究结果可为两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土吸附除磷提供参考。     

改性膨润土联合混凝剂处理微污染水中有机物

采用十二烷基多糖苷季铵盐作为改性剂制备改性膨润土,研究了改性膨润土联合混凝剂去除有机物的效果,考察了有机改性剂用量、微波辐射功率、辐射时间、膨润土投加量、pH值对有机物去除效果的影响,探讨了改性膨润土的改性和去除机理。结果表明,经微波改性后,实现了十二烷基多糖苷季铵盐阳离子对膨润土的插层,增大了层间距,提高了膨润土的吸附性能。联合混凝剂投加改性膨润土能够改善絮凝性能,显著提高有机物的去除效果。在最佳条件下,改性膨润土与PAC联合后的强化混凝,对初始浓度15.3 mg/L的微污染水中有机物的去除率达到95%以上,吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

改性膨润土作为垃圾渗透液防渗层的实验研究

本文以天然钠基膨润土为原料,采用水溶液聚合法,在室温条件下,通过改性聚丙烯酰胺对膨润土进行直接插层改性,制备了一种新型聚丙烯酰胺改性膨润土防渗材料。以此防渗材料作为防渗层,选用沈阳大辛填埋场的垃圾渗透液为处理对象,在动态实验下,就其对实际垃圾渗滤液中主要污染物去除的有效性和控制垃圾渗滤液渗透的可行性进行研究。抗渗性能测试结果表明,改性膨润土防渗性能较好,渗透系数为1．0×10^-7cm/s,达到固体废物填埋场的防渗材料国家标准1．0×10^-7cm／s的使用要求。改性膨润土防渗层对COD、氨氮、重金属离子去除效果较好,吸附作用较强,COD和氨氮最大去除率分别达到81％和91％,TFe、Zn^2＋和TCr的最大去除率分别达到71％、58％和73％。实验结果验证了本研究所制备的改性膨润土防渗材料具有优良的抗渗、截污性能。     

壳聚糖-镧改性膨润土的制备及除藻除磷性能

为解决对于富营养化水体同步进行除藻、除磷的问题,采用膨润土作为基质材料,通过壳聚糖和镧进行复合改性处理,制备了壳聚糖-镧复合改性膨润土(CLMB),考察了CLMB的除藻除磷性能及相关的影响因素,并将CLMB用于富营养化水体修复研究。结果表明：制备的CLMB在投加量为50 mg·L⁻¹时,叶绿素a(Chl-a)和浊度去除率分别为95.63%和92.55%;CLMB在pH为4~8及淡水环境下除藻效率较高;CLMB对磷的吸附更适合Langmuir方程和准二级动力学模型,在35 ℃时CLMB对磷的饱和吸附量达到13.46 mg·g⁻¹。CLMB用于富营养化水体修复的结果表明,CLMB具有快速絮凝除藻作用,富营养化水体从修复前的重度富营养化改善至中营养水平,沉水植被得到有效恢复。