申請日2015.10.16

　　公開(公告)日2015.12.16

　　IPC分類號B01J20/14; C02F1/28; B01J20/30; B01J20/28

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種處理工業(yè)廢水的改性復(fù)合硅藻土吸附劑及制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，首先對選礦提純和煅燒后的硅藻精土用有機(jī)季銨鹽進(jìn)行改性，然后將改性硅藻精土與凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣按質(zhì)量百分比60%～75%：5%～35%：5%～35%進(jìn)行均勻混合，制取改性復(fù)合硅藻土吸附劑。該改性復(fù)合硅藻土吸附劑中的季銨鹽改性硅藻土、凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣三種多孔礦物材料可以發(fā)揮各自的長處，協(xié)同配合，選擇性吸附不同種類和分子大小不同的有機(jī)和無機(jī)污染物，適用于處理污染物成分復(fù)雜和濃度較高的工業(yè)廢水。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種處理工業(yè)廢水的改性復(fù)合硅藻土吸附劑及制備方法，其特征是，所述的改性復(fù)合硅藻土吸附劑由季銨鹽改性硅藻精土、凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣組成，其質(zhì)量百分比為：季銨鹽改性硅藻精土：凹凸棒土：蛇紋石脫鎂硅渣為60%～75%：5%～35%：5%～35%。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理工業(yè)廢水的改性復(fù)合硅藻土吸附劑及制備方法，其特征是，其制備工藝步驟為：

　　(1)將硅藻精土在450℃下煅燒后加水?dāng)嚢柚瞥伸褵�硅藻精土質(zhì)量濃度為20%～30%的漿料，在煅燒硅藻精土漿料中加入有機(jī)季銨鹽進(jìn)行改性，有機(jī)季銨鹽用量為煅燒硅藻精土質(zhì)量的0.5%～3.0%，在溫度為50～90℃下改性1～3h，產(chǎn)物過濾、洗滌和在100～200℃溫度下干燥，制得季銨鹽改性硅藻精土;

　　(2)將步驟(1)制取的改性硅藻精土與凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣按質(zhì)量百分比60%～75%：5%～35%：5%～35%進(jìn)行均勻混合，制取改性復(fù)合硅藻土吸附劑。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種處理工業(yè)廢水的改性復(fù)合硅藻土吸附劑及制備方法，其特征是，所述的有機(jī)季銨鹽為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。

　　說明書

　　一種處理工業(yè)廢水的改性復(fù)合硅藻土吸附劑及制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種處理工業(yè)廢水的改性復(fù)合硅藻土吸附劑及制備方法，屬于非金屬礦物材料與應(yīng)用及工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　制藥、化工、采油等工業(yè)廢水含有大量的有機(jī)、無機(jī)成分，不經(jīng)處理的這些工業(yè)廢水直接排放到江河湖泊，不僅對水環(huán)境和土壤造成嚴(yán)重污染，而且危害人類健康和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。其中的制藥工業(yè)廢水中有毒有害的有機(jī)和無機(jī)污染物含量極高，對人類生存環(huán)境和健康的危害尤為嚴(yán)重。

　　制藥工業(yè)廢水主要是指制造抗生素、抗菌素、抗血清等制藥廠排出的廢水。這一類廢水的污染物成分復(fù)雜，廢水中含有大量酸、堿、鹽和多種有機(jī)物，常帶有顏色和異味;廢水的污染物成分和含量隨所生產(chǎn)藥品的種類而不同，一般均含有苯酚、氟、氰、汞化合物等有毒物質(zhì)以及高濃度的BOD、COD、SS及膠體物質(zhì)。

　　油田采油廢水是石油采收過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢水，這類廢水含有大量的小分子和大分子有機(jī)物，COD較高。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展和聚合物驅(qū)油與三元復(fù)合驅(qū)油工藝的應(yīng)用，這類廢水的排放量越來越大，不經(jīng)處理直接外排不僅帶來嚴(yán)重的環(huán)境負(fù)擔(dān)，而且導(dǎo)致油田用水日趨緊張。

　　目前處理上述工業(yè)廢水的方法有化學(xué)法、物理法、生物法及物理化學(xué)法等�；瘜W(xué)法主要有化學(xué)氧化法、離子交換和電解法;物理法主要吸附法和混凝、過濾法;物理化學(xué)法主要有絮凝沉淀法。

　　吸附法是處理工業(yè)廢水的主要方法之一，吸附劑是吸附法的核心。目前處理制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水的吸附劑主要是活性炭�；钚蕴渴且环N優(yōu)良的吸附劑，但是由于生產(chǎn)原料的限制和價格昂貴以及生產(chǎn)過程環(huán)境負(fù)荷重，生產(chǎn)成本高，推廣應(yīng)用受到限制。

　　硅藻土是一種古代硅藻生物遺骸經(jīng)長期地質(zhì)作用形成的硅質(zhì)沉積巖，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為納米孔隙呈有規(guī)律分布的圓盤、圓篩、圓環(huán)、圓柱等硅藻結(jié)構(gòu)，平均孔徑10～30nm，孔體積0.1ml/g左右，孔隙率大于80%。其主要化學(xué)成分為非晶質(zhì)SiO2，化學(xué)穩(wěn)定性好;比表面積較大，具有良好的吸附性;本身對環(huán)境友好。而且硅藻土資源較豐富，開采和加工成本較低。經(jīng)過加工處理后的硅藻土已經(jīng)在城市污水、重金屬離子廢水、印染廢水等的處理中得到應(yīng)用。但對于高濃度且成分復(fù)雜的制藥和油田采油等工業(yè)廢水，未經(jīng)改性的單一硅藻土吸附劑處理效果有限或欠佳。

　　本發(fā)明針對成分復(fù)雜且濃度較高的工業(yè)廢水，特別是制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀以及硅藻土水處理劑應(yīng)用現(xiàn)狀，提出一種用于制藥工業(yè)和油田采油廢水處理的改性復(fù)合硅藻土吸附劑及其制備方法。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　鑒于制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水中污染物成分復(fù)雜，既含有不溶于水的大分子和烴類有機(jī)物，又含有溶于水的小分子有機(jī)物和有機(jī)表面活性劑，制藥廢水中還有無機(jī)鹽及重金屬離子，本發(fā)明提出一種改性硅藻土與凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣復(fù)合的吸附劑技術(shù)方案，以有效處理此類廢水。

　　本發(fā)明提出的用于成分復(fù)雜廢水處理的改性復(fù)合硅藻土吸附劑的技術(shù)方案是，首先對選礦提純和煅燒后的硅藻精土用有機(jī)季銨鹽進(jìn)行改性，然后將季銨鹽改性硅藻精土與凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣按質(zhì)量百分比60%～75%：5%～35%：5%～35%進(jìn)行均勻混合。

　　所述的硅藻精土用季銨鹽進(jìn)行改性，其特征是其工藝步驟為：

　　(1)將硅藻精土在450℃下煅燒1.5h，目的是去除硅藻顆�？椎纼�(nèi)的毛細(xì)水和有機(jī)質(zhì)，疏通孔道，增加孔體積和比表面積;

　　(2)將步驟(1)煅燒產(chǎn)物加水?dāng)嚢柚瞥伸褵�硅藻精土質(zhì)量濃度為20%～30%的硅藻精土漿料;

　　(3)在步驟(2)所述硅藻精土漿料中加入有機(jī)季銨鹽進(jìn)行改性，有機(jī)季銨鹽用量為煅燒硅藻精土質(zhì)量的0.5%～3.0%，改性溫度為50～90℃，改性時間1～3h;

　　(4)將步驟(3)改性產(chǎn)物過濾、洗滌和在100～200℃溫度下干燥，制得季銨鹽改性硅藻精土。

　　上述步驟(3)中所述的硅藻精土用季銨鹽進(jìn)行改性，其特征是有機(jī)季銨鹽為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。

　　用季銨鹽改性后的硅藻精土，一方面顆粒表面和孔道由親水性變成了一定程度的疏水性，改善和提高了與廢水中有機(jī)物的相容性，另一方面表/界面電性得到調(diào)整和優(yōu)化，增強(qiáng)了吸附有機(jī)污染物的能力。

　　凹凸棒土是一種鏈層狀結(jié)構(gòu)的富鎂硅酸鹽黏土礦物，晶體結(jié)構(gòu)是兩層硅氧四面體層夾一層鎂(鋁)氧八面體。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在四面體條帶間形成與鏈平行的孔洞，孔洞的平均孔徑為0.5～0.7nm。凹凸棒石的比表面積約為50～400m2/g，孔體積0.07ml/g左右，對于有機(jī)小分子具有較強(qiáng)的吸附性能。由于凹凸棒土的比表面積較大，且具有一定的離子交換功能，對有機(jī)小分子污染物吸附能力較強(qiáng)，還能除去廢水中的無機(jī)鹽和水溶性有機(jī)物，與改性硅藻土復(fù)配處理成分復(fù)雜工業(yè)廢水時，彌補(bǔ)孔徑較大和沒有離子交換能力的硅藻土吸附劑的不足。

　　蛇紋石脫鎂硅渣是蛇紋石分離提取氧化鎂組分后的多孔硅質(zhì)材料，其主要成分為非晶質(zhì)SiO2，平均孔徑約1～5nm，孔體積0.25ml/g左右、比表面積100～200m2/g，其比表面積較硅藻土大，但孔徑較硅藻土小，對部分重金屬離子和可溶性和小分子有機(jī)物有較強(qiáng)的吸附能力，在處理污染物成分復(fù)雜的工業(yè)廢水時，可以彌補(bǔ)單一硅藻土的不足。

　　上述季銨鹽改性硅藻土、凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣三種多孔礦物材料孔徑分布從幾個埃到數(shù)十個納米，平均孔徑范圍從0.5nm到20nm，且表面電性和離子交換性能也各不相同，根據(jù)廢水的污染物成分進(jìn)行復(fù)配后可以發(fā)揮各自的長處，協(xié)同配合，選擇性吸附不同種類和分子大小不同的有機(jī)和無機(jī)污染物，對成分復(fù)雜和濃度較高的制藥工業(yè)廢水和油田采油廢水中整體污染物的吸附能力強(qiáng)，處理效果好。