雙改性膨潤土在含油廢水處理中的實驗研究
作者：華垚膨潤土來源： http://www.tjddbxg.com/時間：2020-08-20 08:24:52
膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的黏土，具有較大的比表面積與離子交換容量，且無毒、無刺激性，價格低廉，可以大規模運用于吸附處理。但天然膨潤土有著“親水疏油”的特點，較難吸附乳化油。采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對膨潤土進行改性，使之吸附濃度為225mg/L的含油廢水，去除率可達97%的。使用硫酸改性膨潤土，對于濃度128mg/L的含油廢水，改性膨潤土用量為4g/300mL時，油的去除率為90.02%。但是目前對于乳化油的吸附研究較少，大多數只是將油和水混合在一起進行研究，而實際處理過程中經過隔油混凝處理后，含油廢水主要以乳化油的形式存在。乳化油是因水中含有表面活性劑使油珠形成穩定的乳化液，難以被吸附去除。本實驗在機油中加入洗潔精（乳化劑），使之形成乳化廢水，模擬實際鐵路含油廢水。聚丙烯酰胺(PAM)是國內使用廣泛的非離子型高分子絮凝劑，通過改性可以增大蒙脫石的層間距。四甲基溴化銨(TMAB)是一種短鏈季銨鹽改性劑，短碳鏈季銨鹽陽可以增大膨潤土硅氧烷的吸附表面，從而增強對油的吸附性。因此本實驗選用PAM和TMAB對膨潤土進行改性，兩者價格低廉，適合大規模應用。
對鈉基膨潤土和不同改性膨潤土進行電鏡掃描，結果是鈉基膨潤土和改性膨潤土都出現出不規則片狀結構，這是膨潤土的典型結構，代表著膨潤土的基本結構未發生很大的改變。對比發現，鈉基膨潤土表面結構不規則，改性膨潤土表面多出一些小的碎層塊，可能是由于改性劑破壞了一部分膨潤土的表面結構所致，其中雙改性膨潤土呈云片狀，邊部有渾圓花邊。
膨潤土的主要成分是蒙脫石，其層間距隨著吸附水分子量、層間陽離子種類和含量變化而不同。對鈉基膨潤土和改性膨潤土進行XRD分析，結果是這幾種膨潤土的特征峰大致相同，但是未改性膨潤土的特征峰衍射角在6.4°，而改性膨潤土的特征峰往小角偏移，例如0.05% CPAM + 1.0g TMAB改性的膨潤土的特征峰衍射角為5.8°，這說明改性后膨潤土的層間距增大。
鈉基膨潤土和改性膨潤土的FT-IR譜圖可以看出，幾種膨潤土的FT-IR譜圖的峰形基本相似，說明膨潤土的主要形態未發生改變，但是又存在細微差別。3720cm-1和3522～3310cm-1附近的伸縮振動峰分別是羥基（—OH）和層間水分子的伸縮振動峰；1640cm-1附近的羥基峰是膨潤土結晶水的表現；1034cm-1和460cm-1附近的吸收峰代表Si-O-Si伸縮振動峰；793cm-1附近的吸收峰屬于Mg-OH的伸縮振動。這些都是膨潤土本身所具備的特征峰，說明改性并沒有破壞膨潤土本身的結構。而雙改性之后，在2850cm-1和2920cm-1附近出現C-H伸縮振動特征吸收峰，在1489cm-1處出現C-H變形振動特征峰，這代表季按鹽陽離子進入了蒙脫石間結構中。
采用CPAM和TMAB對鈉基膨潤土進行了改性，得到改性膨潤土。以其為吸附劑進行吸附實驗，結果表明，當攪拌時間為3h，轉速為200r/min時，采用7.5g/L雙改性膨潤土（改性劑選擇0.5g TMAB和濃度為0.05%的CPAM）對鐵路模擬含油廢水進行處理，除油率可達85.7%。由于成本低，改性工藝可行，吸附性能達標，因此該雙改性膨潤土在鐵路含油廢水的處理中具有應用潛力。
