申请日2009.12.31
公开(公告)日2010.06.16
IPC分类号C02F103/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，用印染废水流过凹凸棒土过滤或将凹凸棒土投加于印染废水中，凹凸棒土吸附印染废水中的染料化合物，至使印染废水的得到脱色的效果。本发明具有成本低廉、脱色效率高且环境友好，具有较大的应用价值和市场前景。
权利要求书
1.凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：用印染废水流过凹凸棒土过滤或将凹凸棒土投加于印染废水中，凹凸棒土吸附印染废水中的染料化合物，至使印染废水的得到脱色的效果。
2.根据权利要求1所述的凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：所述的印染废水流过的凹凸棒土装于柱内，通过调整柱内的凹凸棒土的高度，以达到不同的脱色效果;所述的凹凸棒土投加于印染废水中，是将凹凸棒土按照0.01-5g/L质量比添加到印染废水中，搅拌5-20分钟，静止，然后将沉淀残渣过滤除去。
3.根据权利要求2所述的凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：所述的凹凸棒土投加于印染废水中，是指将凹凸棒土按照0.01-5g/L质量比添加到印染废水中，以60-120转/分钟速度搅拌5-20分钟，静止直至达到脱色效果符合要求为止，然后添加0.005-0.1g/L絮凝剂使固体物质全部絮凝并沉淀，最后将上清液移出即可。
4.根据权利要求3所述的所述的凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：所述的絮凝剂选用聚丙烯酰胺、壳聚糖、聚合氯化铝或聚合氯化铁。
说明书
凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法
技术领域
本发明涉及生物环保材料领域，具体是一种凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法。
背景技术
近三十年来，水体有机物污染成为了世界各国科学界和政府关注的新热点。有机污染物虽然大多数在水中含量甚微，但对人类的危害却很大。生态毒理学的研究表明，这类污染物有些极难为生物分解，对化学氧化和吸附也有阻抗作用，在急性及慢性毒性试验中往往并不表现出毒性效应，但却可以在水生生物，农作物和其他生物体中迁移、转化和富集，并具有三致(致癌、致畸、致突变)效应，在长周期、低剂量条件下，往往可以对生态环境和人体健康造成严重的、甚至是不可逆的影响。
印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100～200吨，其中80～90%成为废水。印染废水的显著特征之一，是带有较高的色度。经过生化处理后，出水色度有所降低，但仍带有较深的色泽，难以达到排放标准。因此，脱色是印染废水处理中的一个重要环节。目前全世界使用的染料品种达数万种，其中活性染料由于其色泽鲜艳、色谱齐全，正被越来越广泛地采用。但由于活性染料的理化特性使其成为印染废水中难去除的染料之一。
微纳材料一般是指尺寸在1nm～10μm内的材料，微纳材料的小尺寸效应、表面效应及量子效应等奇特性能提供了重要的物质基础。近年来，微纳材料在催化与吸附、纳米材料装载等方面的研究备受瞩目，其中应用之一就是在印染废水脱色中用。常用的用于印染废水脱色的纳米材料有活性炭、纳米金属氧化物等，这些材料都有不错的脱色效果，但是都存在着制作成本高或者储量有限、不可再生的问题。
凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，呈白色、灰白色、青灰色、灰绿色或弱丝绢光泽，土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强，湿时有粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散，悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。因产地不同，凹凸棒石粘土的组成略有不同，一般而言，凹凸棒石原土中含有70%～80%的凹凸棒石，10%～15%的蒙脱石和海泡石以及其他的粘土，4%～8%的石英，1%～5%的方解石或者白云石，在加工的过程中非粘土成分被去除。因此，最终的产品中含有85%～90%的凹凸棒石。1940年W.F.Bradley首次提出了凹凸棒石的晶体结构模型。凹凸棒石的基本构造单元是由平行于碳轴的硅氧四面体双链组成，各个链间通过氧原子连接，每个双链的上下层间通过一层镁原子的六价配位连接。硅氧四面体活性氧原子的指向(即硅氧四面体的角顶)每四个一组上下交替排列，这样排列的结果，四面体片在链间被连续地连结，构成连层状硅酸盐，然而，八面体片是不连续的，形成很多矩形孔道，每个孔道的截面大小是相等的，大约为0.38nm×0.63nm。凹凸棒石的理想化学式为Al(OH2)4(OH)2Mg5Si8·4H2O，其中的Si4+可以少量被Fe3+及Al3+离子替代，Mg2+可以少量被Fe2+，Fe3+和Al3+离子替代。各种离子替代的综合结果是凹凸棒石常常带少量的负电荷，此种电荷属于结构电荷。凹凸棒石表面电荷是由表面的Si-O键和Al-O键发生水解破裂产生的。破键水解产生的R-OH上的羟基(-OH)具有两性，既能作为酸，也能作为碱。表面电荷可以是正电荷，也可以是负电荷，主要取决于矿物结构、电解质溶液、浓度、pH值。
凹凸棒石粘土的这种特殊的结构和较大的比表面积，决定了其具有良好的吸附性能。凹凸棒石粘土的比表面积为60～210m2/g，改性之后其比表面积高达300m2/g以上甚至更高。然而在吸附过程中，究竟是晶体内部的孔道还是表面的孔隙起主要作用，是化学吸附还是物理吸附起主要作用，到目前为止还没有一个统一的说法。一般认为，诸如水、甲醇和乙醇之类的极性分子，可以进入晶体的内部孔道，而像氮气、氧气之类的非极性分子则不能进入其内部孔道。凹凸棒石粘土在吸附时具有较强的选择性，在不同介质中其吸附力有明显的差异，依次为：水>醇>酸>醛>酮>正烯烃>中性酯>芳香烃>环烷烃>烷烃，直链的烃比支链的烃更易被吸附，当凹凸棒石粘土被煅烧超过880℃时，这种选择性消失。凹凸棒石粘土较大的比表面积和良好的吸附性能，为其在水处理中的广泛应用提供了可能性。此外，凹凸棒土储量丰富且生产成本较低，具有较好的经济性。
发明内容
本发明提供了一种凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，具有成本低廉、脱色效率高且环境友好，具有较大的应用价值和市场前景。
本发明的技术方案为：
凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：用印染废水流过凹凸棒土过滤或将凹凸棒土投加于印染废水中，凹凸棒土吸附印染废水中的染料化合物，至使印染废水的得到脱色的效果。
所述的凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：所述的印染废水流过的凹凸棒土装于柱内，通过调整柱内的凹凸棒土的高度，以达到不同的脱色效果;所述的凹凸棒土投加于印染废水中，是将凹凸棒土按照0.01-5g/L质量比添加到印染废水中，搅拌5-20分钟，静止，然后将沉淀残渣过滤除去。
所述的凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：所述的凹凸棒土投加于印染废水中，是指将凹凸棒土按照0.01-5g/L质量比添加到印染废水中，以60-120转/分钟速度搅拌5-20分钟，静止直至达到脱色效果符合要求为止，然后添加0.005-0.1g/L絮凝剂使固体物质全部絮凝并沉淀，最后将上清液移出即可。
所述的所述的凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法，其特征在于：所述的絮凝剂选用聚丙烯酰胺、壳聚糖、聚合氯化铝或聚合氯化铁。
所述的凹凸棒土的纳米棒晶内部的孔道结构以及棒晶之间的微纳级空隙结构决定了它具有较大的比表面积，对有机染料等污染物具有较强的吸附活性，既可以将染料化合物吸附在其孔道内部，也可以将它们吸附到棒晶之间的空隙中，从而达到脱色的效果。
本发明有益效果在于：
1、成本低廉：凹凸棒土储量丰富，制作成本低廉;
2、效率高：凹凸棒土比表面积大，具有较高的吸附脱色活性;
3、环境友好：凹凸棒土属天然纳米材料，绿色环保，不会给环境造成二次污染。
具体实施方式
凹凸棒土对印染废水的吸附脱色方法：
实施例1
将印染废水以1-10米/分钟的速度流过直径为0.01-1m的凹凸棒土滤柱，调整滤柱长度达到脱色效果。
实施例2
将凹凸棒土按照0.01-5g/L质量比添加到印染废水中，以60-120转/分钟速度搅拌5-20分钟，静止直至达到脱色效果符合要求为止，然后将沉淀残渣过滤除去。
实施例3
将凹凸棒土按照0.01-5g/L质量比添加到印染废水中，以60-120转/分钟速度搅拌5-20分钟，静止直至达到脱色效果符合要求为止，然后添加0.005-0.1g/L絮凝剂使固体物质全部絮凝并沉淀，最后将上清液移出即可。