膨润土在废水处理中的研究进展

发表于: 2014-11-23 / 分类: 公司新闻 / 浏览: 1,688 views 次

摘要：随着工业的高速发展和城市化进程的加快，水污染问题日趋严重，废水处理已成为一个亟待解决的问题。膨润土具有良好的 离子交换性和吸附性，其在重金属废水、印染废水和有机废水处理应用研究中取得了较好的效果，随着新型膨润土材料的研究制备，它在废水处理领域的应用会越来越广泛。

关键词：膨润土；废水处理；印染废水；有机废水；重金属废水

随着工业的高速发展和城市化进程的加快，我国的水污染问题日趋严 重，废水处理已成为一个亟待解决的问题。采用吸附技术处理污水是目前环 境污染治理的常用技术之一，但目前所用的吸附剂，如活性炭，虽然适用范围 广且吸附能力强，可再生复用，但价格昂贵，运行费用高，使广泛应用受到限 制[1]。膨润土是一种天然矿物，原料丰富，价格低廉，由于其特殊的化学组成和 晶体结构，自身具有较强的膨胀和吸附性能，已成为新型的污水处理材料。

膨润土在水处理中的应用可追溯到20世纪30年代。Smith 等发现蒙脱石能从水溶液中吸收肼等有机阳离子，Olin 等将膨润土用作混 凝剂来处理水和废水。20世纪 80年代以来,膨润土在环境保护中的应用取得了较大进展，它主要被用于废水净化处理、油污处理、废塑料处理、城市垃圾处理、空气净化与废气处理、放射性废物和危险废物的处理处置；其中用于废 水处理的报道最多。

1 天然膨润土在废水处理中的应用

天然膨润土由于具有较大的比表面积、离子交换容量及较好的吸附性能等特点，可用于废水中重金属等污染物的吸附处理。Anoop K, Vi-rarghavan T 等(1998)[4，5]将膨润土制成具有多孔的珠状颗粒，在 pH 值为4.5~6.9 时去除水溶液中的 Cd2+ 和 Cu2+，其吸附量分别为 23.81mg/g 和13.15mg/g。杭瑚等[6]研究了膨润土吸附 – 絮凝法处理污水中的重金属离子，结果表明，利用天然膨润土吸附重金属离子取得了成功；对青岛蓄电 池厂含铅污水进行了小试，铅脱出率为 93.1％，聚合氯化铝是较好的絮凝 剂。Nassem等(1996)[7]将天然膨润土提纯，在 150~200℃下干燥，用于各种 溶液（水、硝酸、盐酸、高氯酸）中 Pb2+ 的去除，在最佳条件下，膨润土对四 种溶液 Pb2+ 的去除率分别为 98％、78％、86％、79％。沈学优等(1998)[8]探 讨了利用膨润土、高岭土、伊利石等三种粘土去除废水中 Ni、Cu、Zn、Cd 的适宜条件，结果表明，膨润土应用于电镀废水中重金属离子的处理效果 好于其他两种粘土，但 pH 值的影响效果较大。

2 改性膨润土去除废水中重金属离子

2.1 去除 Ni2+

张宇等报道了用六偏磷酸钠改性膨润土处理含镍废水的研 究，结果表明：在每升水中加入 1g吸附剂，吸附时间 30min，pH 值为 5～6 时，吸附效率接近 100％。Stella triantafyllou(1999)等研究了钠化膨润土去 除废水中的镍和钴，在室温条件下研究了不同固液比 1：50、1：100、1：500 及 1：1000 分别对镍和钴的去除效果，结果表明，低的固液比有较好的吸 附效果。罗芳旭等(2002)利用膨润土结合 PAM处理含镍废水，对膨润土 的用量、吸附时间、pH 值等因素对去除镍离子效果的影响做了实验，并对 其作用机理进行了探讨，研究发现，当 pH=8.5，膨润土用量 5.0g/L，PAM 用量 1.0mg/L时，其对镍离子的吸附效率达 98.1%。

2.2 脱出 Cu2+

O.Abollino等固定钠化膨润土的用量，进行了吸附水中 Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb 和 Zn 的研究，发现 pH 值的波动严重影响了对 Cu、Pb 和Cd 的吸收，金属与膨润土组成的络合物会影响金属的吸附，其影响程度 从轻到重依次是：Mn、Pb、Cd、Zn、Ni、Cu、Cr。朱利中等(1993)研究了酸性膨 润土与原土处理废水中铅、铬、镉、铜、锌、镍的适宜条件。研究结果表明， 酸性膨润土对废水中重金属离子的去除效果较好，且易分离。Mortarhes 等(1995)提出聚合羟基铝膨润土与聚合环氧乙烷反应得到的无机－有机 膨润土复合材料能够有效地去除溶液中的 Cu2+、Hg2+、Cd2+、Ni2+ 等重金属 离子。

3 改性膨润土处理印染废水

大量研究表明，膨润土对印染废水的处理效果甚佳，是高效廉价的 染料废水的吸附剂。
夏新奎等将钙基膨润土酸性活化，然后对印染废水脱色处理，当 pH 值为 7.0~8.0，加入量达到 30g/L在室温条件下搅拌 35min 时，其一次性 COD去除率达 76％，色度去除率达 87％；若经双层滤料柱进行过 滤处理，色度去除率达 93％以上，COD去除率达 78％，处理后的印染废 水达到国家排放标准。无机物或无机大分子集合体改性膨润土对红色染 料的脱色性能及脱色机理已经被研究，结果表明，改性膨润土的脱色能力 比原土有较大的增强。张建英等用酸性膨润土添加 PAC等制得改性膨润 土，用于印染废水处理，COD去除率达 60%以上。邵颖等在膨润土中引入 无机改性剂，改性后的膨润土吸附处理废水中分散大红时，平衡速度快， 吸附性能佳。

4 改性膨润土处理有机污染物

国外从 20 世纪 60 年代后期开始对用膨润土处理含有机物的工业废水进行了很多研究，McBride[18]首次明确提出使用改性粘土吸附去除 水中有机污染物，近年来国内外在这方面开展了大量研究。
朱利中等对溴化十六烷基三甲铵（CTMAB）改性粘土的制备及 吸附处理水中有机物 – 苯酚、苯胺和硝基苯酚进行了研究，实验表明， CTMAB- 粘土处理水中有机物的最佳适宜条件为：在 pH 值为 9 时，在每 升水中加入 20g吸附剂，振荡时间 60min，吸附效率最好。他们还发现，同 种有机粘土处理不同有机物时，对硝基苯酚的去除效果最好；不同有机粘 土处理同种有机物时，CTMAB- 膨润土去除有机物的效果最好。Wolfe 等 用脂肪酸盐改性蒙脱石以增强吸附能力, 发现用不同碳链季铵盐改性的 膨润土,其层间距、孔容及内表面较原土都大大增加，由此改善了膨润土 吸附水中有机物的能力。

5 结论

综上所述，对于天然膨润土及改性后的膨润土在污水处理中的应用 及其作用机理、影响因素的研究，国内外学者已有一些报道。但是，目前这些研究还仅仅局限于实验室规模，且大多数处理的是模拟废水，对于实际 废水中的污染物吸附处理的研究还很少。造成这种状况的主要原因是：a. 膨润土是一种粉末状粘土，分散性和悬浮性较强，固液分离困难；b.实际 污水由于来源不同，成分复杂，因此，处理污水时就要具体问题具体分析 处理，限制了该方法的快速推广。由此可见，在将来的发展过程中，新型膨 润土材料的制备、广泛应用将是我们需要解决的问题。