申请日2012.09.14
公开(公告)日2013.02.13
IPC分类号C02F1/28; C02F1/58; C02F101/34; B01J20/14; B01J20/16; B01J20/12
摘要
本发明涉及一种通过改性的纳米材料处理甲醛废水的方法，该方法通过改性的层状粘土纳米复合吸附材料来处理甲醛废水，处理好的甲醛废水完全能达到生化处理标准。本方法处理甲醛废水价格非常便宜，本方法在现实生活中处理甲醛废水非常方便，一般情况下甲醛废水都是酸性的，而且酸度很高，本发明的方法就是在酸性条件下进行的，但是在碱性条件下同样可以处理甲醛废水，本方法对废水的PH要求较低，在甲醛废水中，COD一般很高，还含有磷和氨氮等污染物，本方法使用的改性的层状粘土纳米复合吸附材料对这些污染物的去除都有很大的效果，所以本方法更加环保，更好的经济价值，本方法与其它去除甲醛的方法相比，工艺更加简单，而且快速，对环境的第二次污染基本为零，而且对病毒和细菌也有一定的去除效果。
权利要求书
1.一种通过改性纳米材料处理处理甲醛废水的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)先把层状粘土纳米复合吸附材料在390-410℃温度下煅烧，使其失去表面水、水化水结构骨架中的结合水，减少水膜对甲醛、磷和氨氮的吸附阻力;然后冷却和碾磨过筛，粉碎为90-110目，再经过酸化法对其改性，加水浸泡制浆，通过沉降除去粗渣，再加盐酸酸化，用蒸馏水洗涤，烘干，就可以制造改性的层状粘土纳米复合吸附材料;
(2)向废水中加入步骤(1)所得层状粘土纳米复合吸附材料，反应温度为10～80℃，反应时间为0.5～24小时，搅拌速度为每分钟115-125转，搅拌8-15分钟后，静置时间18-25分钟，过滤，每毫克甲醛中加入3.8-4.2克层状粘土纳米复合吸附材料，处理好的甲醛废水排放，排放时控制甲醛废水的PH值为6～9，经处理的甲醛废水达到国家一级排放标准;甲醛废水中甲醛的浓度是120.48毫克每升。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中所述层状粘土纳米复合吸附材料为蒙脱石、沸石或硅藻土中任一种，由1-100nm纳米级颗粒组成的粘土矿物，是由两个硅氧四面体夹一层铝氧四面体组成的2:1型晶体结构。
说明书
一种通过改性纳米材料处理甲醛废水的方法
技术领域
本发明涉及一种通过改性纳米材料处理甲醛废水的方法。
背景技术
甲醛(HCHO)是一种易溶于水、醇和醚的无色具有强烈刺激性气味的气体，是一种重要的有机原料，主要用于人工合成黏结剂。甲醛除可直接用作消毒、杀菌、防腐剂外，主要用于有机合成、合成材料、涂料、橡胶、农药等行业，其衍生产品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛树脂、脲醛树脂、氨基树脂、乌洛托产品及多元醇类等。甲醛的用途非常广泛，合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐过程中均要用到甲醛。虽然用途广泛，价格低廉，但是它的有毒有害性同样也在危害着人体和生物的健康，世界卫生组织2004年已经指出甲醛致癌。所以现在就有很多人研究出了去除甲醛废水的方法，但是其方法有很多局限性和不足的地方。
甲醛的处理有很多方法，由于甲醛具有强还原性，多数就是使用氧化法再加后续的处理方法。氧化法有很多种，比如Fenton法、光催化氧化法、湿式氧化法、二氧化氯氧化法、超声/H2O2法等氧化法去除甲醛废水，要么就是投资成本高运行费用高，要么就是出水达不到国家污水排放标准。还有A/O(缺/氧)、A-SBR(厌氧SBR)和Carrousel氧化沟法等都是传统的生化法，生化法的最大缺点就是处理甲醛的浓度很低，处理时间很长，而且对现场条件有所限值，对微生物的要求要较高，而且费用也较高。还有一种常见的处理方法就是石灰法，在石灰存在下，甲醛会聚合生成己糖，石灰处理甲醛废水的关键是废水的必须要是碱性，且PH越大越能够更彻底的处理甲醛废水中的甲醛，所以往往出水还要用盐酸调PH，且石灰法处理废水容易使管道堵塞，而且反应温度在90摄氏度左右时对甲醛的去除时间是最短的，所以反应温度对甲醛的去除也有限值，要通过加热装置才能更好的去除甲醛。所以石灰法去除甲醛对反应条件要求较高，对设备还有堵塞可能，所以在一般条件下用石灰去除甲醛废水得到的效果也不好。往往在我们处理的这些甲醛废水中并不止要去除甲醛，一般废水中还要处理COD，氨氮，总磷，色度等等，而这些方法往往不能满足我们处理废水的要求，针对以上处理甲醛废水我们研究出了一种处理甲醛废水的新方法，就是用一种新型纳米材料来处理甲醛废水。
发明内容
本发明的目的是提供一种便捷快速，工艺简单，处理成本低的通过改性纳米材料处理甲醛废水的方法，经本方法处理的甲醛废水得到了很好的去除效果。
本方法中用到了一种新型纳米材料，纳米材料就是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这种新型纳米材料是由纳米级颗粒(1-100nm)组成的粘土矿物，是由两个硅氧四面体夹一层铝氧四面体组成的2:1型晶体结构，而本发明中使用的是改性的层状粘土纳米复合吸附材料做原料，先经过高温改性，然后粉碎为一百目左右，然后加水浸泡制浆，通过沉降除去粗渣，再加盐酸酸化，用蒸馏水洗涤，烘干，就可以制造改性的层状粘土纳米复合吸附材料，酸活化可以增加该纳米材料的比表面积及表面酸位浓度，除去孔道中的杂质，进而提高其活性。该材料的比表面积大，可达600-800平方米/克，巨大的表面积产生巨大的表面能，还有其层状结构以及结构中元素的类型与分布共同决定了其具有了很强的吸附性能，在改性过程中层状粘土纳米复合吸附材料层间金属阳离子溶解于酸，层间键能削弱，层间距变大，表面活性增加，金属阳离子被酸中氢离子置换后，一部分氢离子又被溶液中的铝离子取代，可以形成吸附能力更强的铝离子，从而大大提高改性的层状粘土纳米复合吸附材料的吸附性能。这种改性的层状粘土纳米复合吸附材料主要通过吸附甲醛的方式去除甲醛。
为了把甲醛废水处理到能按照国家排放标准排放的状况下，本发明提出的通过改性纳米材料处理处理甲醛废水的方法，具体步骤如下：
(1)先把层状粘土纳米复合吸附材料在390-410℃温度下煅烧，使其失去表面水、水化水结构骨架中的结合水，减少水膜对甲醛、磷和氨氮的吸附阻力;然后冷却和碾磨过筛，粉碎为90-110目，再经过酸化法对其改性，加水浸泡制浆，通过沉降除去粗渣，再加盐酸酸化，用蒸馏水洗涤，烘干，就可以制造改性的层状粘土纳米复合吸附材料;
(2)向废水中加入步骤(1)所得层状粘土纳米复合吸附材料，反应温度为10～80℃，反应时间为0.5～24小时，搅拌速度为每分钟115-125转，搅拌8-15分钟后，静置时间18-25分钟，过滤，每毫克甲醛中加入3.8-4.2克层状粘土纳米复合吸附材料，处理好的甲醛废水排放，排放时控制甲醛废水的PH值为6～9，经本方法处理的甲醛废水可以达到国家一级排放标准。在多次实验中我们使用的甲醛废水中甲醛的浓度是120.48毫克每升。
本发明中，所述步骤(1)中所述层状粘土纳米复合吸附材料为蒙脱石、沸石或硅藻土等中任一种，由1-100nm纳米级颗粒组成的粘土矿物，是由两个硅氧四面体夹一层铝氧四面体组成的2:1型晶体结构。
影响本发明处理甲醛废水的效果主要因素有：甲醛初始浓度、反应温度、改性的层状粘土纳米复合吸附材料的加入量、废水PH值等。一般情况下，改性的层状粘土纳米复合吸附材料加入越多越能够彻底的去除甲醛，甲醛的处理效果越好，但是当甲醛浓度在50微克每升左右时继续加入改性的层状粘土纳米复合吸附材料就没有效果。
本发明的优点如下：
一、本方法处理甲醛废水价格非常便宜，改性的层状粘土纳米复合吸附材料在我国储量非常丰富，而且分布非常广泛,所以在资源上为甲醛废水处理奠定了物质基础;
二、本方法在我们现实生活中处理甲醛废水非常方便，一般情况下甲醛废水都是酸性的，而且酸度很高，本发明的方法就是在酸性条件下进行的，但是在碱性条件下同样可以处理甲醛废水，本方法对废水的PH要求较低，所以所花成本更低;
三、在甲醛废水中，COD一般很高，还含有磷和氨氮等污染物，本方法使用的氢改性的层状粘土纳米复合吸附材料对这些污染物的去除都有很大的效果，所以本方法更加环保，更好的经济价值;
四、本方法与其它去除甲醛的方法相比，工艺更加简单，而且快速，对环境的第二次污染基本为零。