改性的膨润土或沸石在废水处理中的应用展望

本文扼要介绍了改性的膨润土或沸石在废水处理中的应用及其吸附水中污染物的性能、机理和规律,指出了今后的研究工作中需要解决的问题,展望了它们在污水处理中的应用前景.     

海水改性沸石处理氨氮废水

沸石因具有独特的架状结构而表现出良好的选择吸附和离子交换性能,在废水处理中被广泛应用,但吸附容量偏低,需要进行改性。针对天然沸石的局限性,研究了不同改性方法对氨氮吸附的影响,确定了最佳的沸石改性方法,并进行了吸附等温模型,吸附动力学研究。结果表明,采用高温300℃焙烧后再用预处理后的海水浸泡24 h改性沸石去除氨氮效果最佳。当活化沸石投配量为10 g/L,接触时间为150 min,进水氨氮浓度为37.91 mg/L时,沸石对氨氮吸附容量为4.08 mg/g,氨氮去除率为90.45%;沸石及改性沸石对氨氮的吸附等温线符合Langmuir方程和准一级动力学方程。用海水来改性沸石的方法,不仅可提高沸石对氨氮的吸附容量和吸附速度,而且无任何添加药剂,具有简单易行、费用低廉的优点,为沸石在水处理工程中的应用提供技术支撑。     

有机膨润土在废水处理中的应用及其进展

本文简单介绍了膨润土的基本性质，膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用；重点综述了有机膨润土的制备方法，吸附水中有机物的性能、机理、规律及影响因素，有机膨润土在废水处理中的应用及其进展。     

酸改性沸石对污泥调理的影响

实验研究了酸改性沸石在剩余污泥调理中的应用。采用单因素法,以比阻作为主要参数,分别从酸浓度、酸浸时间和沸石粒度等方面来确定沸石酸改性的最佳条件。最佳的改性沸石在酸浓度为3 mol/L,酸浸时间为5 h,沸石粒径为150μm的条件下获得。利用改性沸石来调理污泥,考察改性沸石投加后污泥沉降和脱水性能的变化以及对污泥上清液中COD、氨氮的去除效果。结果表明,沸石可以有效的调理污泥,减小污泥的比阻,且改性后的沸石调理效果更好。当改性沸石投量为30%(污泥含固量计)时,污泥的比阻由原来的3.0×1013m/kg降到1.39×1013m/kg,滤饼的含水率由原来的92%降到64%。沸石改性前后颗粒的电镜扫描图说明其强化污泥调理的机理主要是吸附架桥作用。     

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。     

改性膨润土去除水Cr（Ⅵ）的实验研究

采用碳酸钠,氯化铝对天然膨润土改性的方法,研究了改性膨润土去除水中Ｃｒ（Ⅵ）的机理和适宜条件,结果表明,在ＰＨ＝６、改性膨润土投加量５ｇ／Ｌ条件下,可使水中Ｃｒ（Ⅵ）的去除率达到９５％,出水符合国家排放标准。     

改性天然沸石去除水中氨氮的研究

分别采用NaCl、KCl和CaCl2对黑龙江省某市天然沸石进行改性，考察了pH值、氨氮初始浓度以及温度对改性沸石交换性能的影响，并对改性沸石的交换动力学进行了研究。结果表明，NaCl和KCl改性对沸石原矿交换容量有不同程度提高，而KCl改性后容量有所降低。pH、NH4初始浓度以及温度对交换性能有明显影响，pH6．0附近沸石交换容量最大；NH4初始浓度越高，反应速度越快，相同初始浓度下，钾型沸石交换速度较快，而沸石原矿交换速度最慢。采用Langmuir型离子交换等温线进行非线性回归的结果显示，低温有利于交换反应的进行。溶液中NH4^＋在改性沸石上的离子交换反应可采用Vermeulen模型描述，沸石原矿拟合相关系数较差。改性沸石多次再生后，其交换容量均有所降低。     

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4h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.     

改性膨润土处理酸性含铅废水

探讨了用改性膨润土处理蓄电池厂酸性含铅废水的新工艺。实验结果表明，此法成本低、效果好且简便易行，并根据实验结果，为某蓄电池厂设计了一个酸性含铅废水的处理方案。     

阴/阳离子有机膨润土制备及其对苯酚吸附性能的实验研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)对辽宁黑山钙基膨润土进行不同工艺的阴/阳离子有机膨润土制备,并探讨其对被苯酚污染的地下水的吸附机理及其影响因素,为阴/阳离子有机膨润土在污染地下水修复新技术--渗透反应格栅(PRB)中应用的可行性提供必要的技术参数.研究结果表明,制备阴/阳离子有机膨润土的最佳工艺是加入3.0%(质量分数)的Na2CO3钠化,以120CTMAB/15SDS的投加量对其进行阴/阳离子有机改性;阴/阳离子有机膨润土对水中有机物具有协同去除效应;阴/阳离子有机膨润土Na-ACOMMT对苯酚吸附的最佳条件是投加60 g/L、80～100目的Na-ACOMMT,在温度20℃、pH为6～8、振荡转速200 r/min的条件下振荡30 min,此时苯酚的去除率高达78.74%,且吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;Na-ACOMMT可通过多次吸附(累积吸附量为0.045 9 mg/g)达到降低成本的目的.但是Na-ACOMMT吸附被苯酚污染的地下水时,可能会有微量阴/阳离子表面活性剂的解吸.     

巯基化改性膨润土对重金属的吸附性能

以钙基膨润土为基本材料,制备了巯基化改性膨润土,并对比研究了此材料与其他17种改性膨润土和原材料对重金属的吸附性能.结果表明,巯基化膨润土对镉的吸附能力显著优于其他材料,在本实验条件下,其对镉的吸附率高于其他材料30％以上,对镉的吸附量可达52.1 mg/g.巯基化膨润土对铅的吸附能力在重金属竞争吸附条件下优于其他材料,而其对镍的吸附能力在所有材料中处于中等水平;另外,巯基化膨润土对3种重金属的吸附受重金属竞争吸附影响较小.因此,在所研究的材料中,巯基化膨润土材料是一种最理想的重金属吸附材料.     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

铁镍改性膨润土对废水中有机污染物的吸附性能研究

以钠基膨润土为原料,制备了铁镍无机改性土和铁镍有机复合改性土,并应用于造纸废水的处理,探讨了改性土用量、废水pH值、搅拌时间等因素对COD去除率的影响,通过正交实验对实验条件进行了优化.结果表明：铁镍有机复合改性土和铁镍元机改性土对废水的处理效果明显好于原土;膨润土的用量、废水的pH对COD的去除率影响较大;对于铁镍无机改性土,吸附剂用量为12g/L,溶液pH=2,吸附时间为10 min时,对废水中COD的去除率为54.06%;对于铁镍有机复合改性土,吸附剂用量为14g/L,溶液pH=3,吸附时间为20 min时,对废水中COD的去除率为70.10%.     

改性沸石处理含磷废水的实验研究

探讨了改性沸石粒径、废水酸度、废水含磷浓度、废水温度、接触时间等因素对除磷效果的影响。结果表明,当沸石粒径为0.15～0.60mm,废水pH为4～12,含磷(以P2O3计)在40mg／L以下,常温下接触时间为100min时,对磷有较强的去除效果。     

改性沸石对Cd(Ⅱ)的吸附平衡及动力学

采用等温吸附法比较了氢氧化钠、氯化钠、硝酸铵、硫酸、磷酸、混合盐和高温改性沸石对含镉废水的吸附效果,并采用Langmuir、Freundlich等温线方程及Lagrange假一级动力学方程、假二级动力学方程、粒内扩散方程对实验数据进行了拟合。结果表明,镉浓度大于10 mg/L时,NaOH改性沸石吸附效果最好,吸附率在99.2%以上;沸石对镉的吸附符合Langmuir方程,属单分子层吸附,最大吸附量Qm=6.456 mg/g;改性沸石对Cd2+的吸附动力学符合假二级动力学方程,以化学吸附为主,有多个控速步骤。     

沸石改性及其去除水中氨氮的实验研究

通过实验研究了沸石改性条件及其对水中氨氮吸附去除的影响。结果表明，加热改性与无机酸改性不能显著提高沸石对氨氮的吸附量。利用NaOH改性的最佳浓度为1 mol/L，此条件下对氨氮吸附量可提高到650.68 mg/kg，为天然沸石的2.82倍。利用无机盐改性时，对氨氮吸附效果最好的是NaCl改性沸石，其次为KCl改性沸石与CaCl₂改性沸石。随着NaCl溶液浓度和改性时间的增加，改性沸石对氨氮的吸附量显著增加，可达天然沸石的3～4倍；在NaCl浓度为150 g/L与改性时间为18 h条件下，改性沸石对氨氮吸附量可达887.35 mg/kg，为天然沸石的3.84倍。     

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg2+的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性，利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性，制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg²⁺浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg²⁺的影响，并进一步研究了吸附机理。结果表明，巯基改性沸石吸附Hg²⁺受pH值、温度的影响较小，吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg²⁺的化学反应。而天然沸石对Hg²⁺的吸附主要是离子交换作用，受温度、pH值等的影响较大，随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1 h、巯基改性沸石在0.5 h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmuir等温吸附模型都表明，巯基改性沸石对Hg²⁺的吸附能力得到了很大的提高，吸附容量由8.06 mg/g 提高到19.88 mg/g，提高了146.65%。     

改性天然沸石去除水中氨氮的研究

分别采用NaCl、KCl和CaCl2对黑龙江省某市天然沸石进行改性,考察了pH值、氨氮初始浓度以及温度对改性沸石交换性能的影响,并对改性沸石的交换动力学进行了研究.结果表明,NaCl和KCl改性对沸石原矿交换容量有不同程度提高,而KCl改性后容量有所降低.pH、NH4 初始浓度以及温度对交换性能有明显影响,pH 6.0附近沸石交换容量最大;NH4 初始浓度越高,反应速度越快,相同初始浓度下,钾型沸石交换速度较快,而沸石原矿交换速度最慢.采用Langmuir型离子交换等温线进行非线性回归的结果显示,低温有利于交换反应的进行.溶液中NH4 在改性沸石上的离子交换反应可采用Vermeulen模型描述,沸石原矿拟合相关系数较差.改性沸石多次再生后,其交换容量均有所降低.     

膨润土对海水中重油分散途径的影响研究

石油泄漏对海洋生态造成极大威胁。通过实验室模拟重油在海水中悬浮与扩散的情况,考察了膨润土在模拟海水中促进油滴分散的作用机制,以及振荡时间、膨润土表面特性和膨润土投加量对重油分散效率的影响。实验结果表明,2种膨润土颗粒均可以通过与重油形成聚结物(OMA)将油分散。改性膨润土(CTAB-B)与重油形成稳定OMA所需的时间远远小于未改性钠基膨润土(Na-B),形成时间分别为40、180min;CTAB-B与重油生成OMA的效率高于Na-B,在低膨润土投加量(为重油质量的10%)条件下,CTAB-B、Na-B与重油形成OMA的效率分别是70%和36%;Na-B参与形成的OMA结构单一,CTAB-B与重油形成多种OMA结构,油滴粒径有所增大,但油滴颗粒在水中的稳定性增强。研究结果对于海洋石油泄露的防治具有一定指导意义。     

有机-无机复合膨润土的制备及其对磷吸附特性研究

新型绿色表面活性剂C12烷基多糖苷季铵盐表面活性剂和AlCl3·6H2O作为改性剂对膨润土进行改性，制备新型环保无机-有机复合吸附剂，并将其用于含磷废水的处理，考察了A1Cl3·6H2O投加量、有机改性剂用量、改性膨润土的投加量、反应时间及pH等因素对除磷效果的影响。结果表明，经8 mmol/g(Al/膨润土)的AlC...