申请日2017.04.28
公开(公告)日2017.07.21
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/30
摘要
本发明属于污水处理技术领域，提供了一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，包括如下步骤：通过生物发酵法制备改性凹凸棒土;加入所述氧化铝，混合;加入交联剂，混合均匀;将混合物进行热处理。本发明具工艺简单，成本低，BOD处理效果显著，去除率高达85%以上，处理后的排放浓度低于国家规定的一级排放标准。
权利要求书
1.一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积70-80%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/9-1/8的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌、放线菌组成，同时加入纤维素酶和链霉蛋白酶，加入的纤维素酶和链霉蛋白酶的总重量为污泥原料干重的1/10-1/8，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2-3天，即得到发酵处理后的污泥;取重量比为15-20:1的凹凸棒黏土和步骤(1)中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料;将步骤(2)中混合物料在20-30℃条件下堆埋2-7天;将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下;
(2)向所述步骤(1)中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合;
向所述步骤(2)的混合物中加入所述交联剂，混合均匀;
将所述步骤(3)的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间2-7h。
2.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠3-9份，蒸馏水13-20份。
3.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其2-4倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为10-15%，浸泡12-16h，水洗至中性后抽滤。
4.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述堆埋处理在地面上进行堆积，混合物料堆置于通风处，在20-30℃条件下堆埋2-7天。
5.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述将混合物料投入堆埋坑内进行堆埋2-7天。
6.根据权利要求5所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
7.根据权利要求1-6所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70-80份、氧化铝16-30份、交联剂4-12份。
8.根据权利要求1-6所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土73-78份、氧化铝18-28份、交联剂5-11份。
9.根据权利要求1-6所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土75份、氧化铝23份、交联剂6份。
说明书
一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法
技术领域
本发明属于凹凸棒加工技术领域，具体地，一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法。
背景技术
在印制板制造的退膜、显影和网印等工序中会产生大量的干膜、湿膜和油墨的废液和废水，它含有大量的高分子聚合物、有机胺和碱，是一种高浓度的有机废水，废水为蓝色，其化学需氧量(BOD)值通常为5000-10000mg/L，有的高达20000mg/L，这类废水约占印制板废水总水量的5%左右。但对全部废水的BOD贡献值达80%。根据国家的废水排放标准，废水中的BOD值必须<100mg/L。因此高浓度BOD值废水处理的好坏是印制板厂废水是否达标的关键。
凹凸棒土作为一种天然材料，具有原料廉价、资源丰富和比表面积大的优点，凹凸棒土具有特殊的纤维结构和晶体结构，使之具有许多特殊的物化及工艺性能。由于凹凸棒土具有较大的比表面积，使其具有较强的吸附作用，在相当低的浓度下可以形成高粘度的悬浮液，可用作胶体泥浆、悬浮剂、触变剂以及粘结剂。但凹凸棒土粉末在水中存在不易沉淀、易于造成二次污染的问题，研究改进凹凸棒土性质已受领域技术人员的关注。
凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构，没交联时强度低、易拉断，且没有弹性，吸附和粘结性低。
目前固体材料的改性方法主要是经过表面活性剂对其进行表面改性，使其表面电性发生变化，从而改变其吸附性能，但效果不明显。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，本发明的目的在于针对现有过滤吸附法处理高浓度BOD时，使用活性炭做吸附剂吸收效率低的不足，通过用生物发酵法将凹凸棒进行改性，并配合氧化铝，制备成吸附剂，达到高效的处理BOD的效果。
根据本发明提供的一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
(1)制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积70-80%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/9-1/8的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌(Clostridiumbifermentans)、放线菌(Actinomycete)组成，同时加入纤维素酶(Cellulase)和链霉蛋白酶(Pronase E)，加入的纤维素酶(Cellulase)和链霉蛋白酶(Pronase E)的总重量为污泥原料干重的1/10-1/8，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2-3天，即得到发酵处理后的污泥;取重量比为15-20:1的凹凸棒黏土和步骤(1)中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料;将步骤(2)中混合物料在20-30℃条件下堆埋2-7天;将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下;
(2)向所述步骤(1)中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合;
(3)向所述步骤(2)的混合物中加入所述交联剂，混合均匀;
(4)将所述步骤(3)的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间2-7h。
优选地，所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠3-9份，蒸馏水13-20份。
优选地，所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其2-4倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为10-15%，浸泡12-16h，水洗至中性后抽滤。
优选地，所述堆埋处理在地面上进行堆积，混合物料堆置于通风处，在20-30℃条件下堆埋2-7天。
优选地，所述将混合物料投入堆埋坑内进行堆埋2-7天。
优选地，所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
优选地，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70-80份、氧化铝16-30份、交联剂4-12份。
优选地，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土73-78份、氧化铝18-28份、交联剂5-11份。
优选地，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土75份、氧化铝23份、交联剂6份。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明工艺简单，成本低;
(2)本发明BOD处理效果显著，去除率高达85%以上，处理后的排放浓度低于现行的《污水综合排放标准》的一级排放标准。
(3)本发明提供的利用生物发酵法对凹凸棒进行改性的方法，以提供一种新型环保的凹凸棒改性方法，提高其吸附性，同时将污泥利用起来，实现资源再利用。
本发明的方案是利用微生物菌群对污泥进行发酵，发酵过程中产生有机酸和氢气等气体，使污泥体积膨胀，发酵后的污泥与凹凸棒黏土混合后堆埋，有机酸对凹凸棒黏土进行酸化，使孔数目增加，比表面积增大;同时，凹凸棒土孔道中常含有碳酸盐等杂质，经过有机酸的酸化，可除去分布于凹凸棒土孔道中的杂质，使孔道疏通;凹凸棒土吸附性提高。另外堆肥后在80-120℃条件下干燥，使凹凸棒比表面积显著增加，甚至达到350平方米每克。通过上述的发酵、酸化、干燥活化等处理后凹凸棒黏土的吸附性能优越;
(4)本发明嗜热菌ATO7-1能够分泌胞外蛋白酶和淀粉酶，生长适宜温度在45-70℃之间，适宜PH值为5.5-8.5，具有较好的污泥溶解效果。胞外蛋白酶首先解聚污泥胶团，然后溶解细菌细胞壁，水解胞内有机物;
(5)本发明控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2-3天，即得到发酵处理后的污泥;将混合物料在20-30℃条件下堆埋2-7天;将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下。整个改性过程条件温和，工艺简单，耗能少，对设备要求低。