申请日2007.08.07
公开(公告)日2008.03.05
IPC分类号C02F1/36; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，它是将粒径为20～200目有机膨润土与有机废水混合，其固/液质量比为1∶500～1∶5000，然后加入一个超声波反应器中，施加频率为20kHz～120KHz，功率100W～1200W的超声波，振荡10s～10min进行脱色与净化处理，再进行固/液两相分离，废水得到净化处理后排放，本发明的废水净化处理时间大大缩短、污染物去除效率提高、操作工艺简便。
权利要求书
1.一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，其特征是：将粒径为20～200目有机 膨润土与有机废水混合，其固/液质量比为1∶500～1∶5000，然后流入一个超声波反应器中， 施加频率为20kHz～120KHz，功率100W～1200W的超声波，超声作用时间10s～10min进行 脱色与净化处理，再进行固/液两相分离，废水得到净化处理后排放。
2.根据权利要求1所述的一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，其特征是：所 述超声波反应器超声波频率为20kHz～120KHz。
3.根据权利要求1所述的一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，其特征是：所 述超声波反应器超声波功率为100W～1200W，超声作用时间为10s～10min。
4.根据权利要求1所述的一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，其特征是：所 述固/液质量比在1∶1000～1∶5000。
5.根据权利要求1所述的一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，其特征是：所 述废水处理时采用的工艺为间歇式或连续式操作。
6.按照权利要求1所述的一种使用超声波与有机膨润土协同处理有机污染物的方法，其特 征是：处理后废水的固液分离可采取离心、过滤或絮凝等方式。
7.根据权利要求1所述的一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，其特征是：所 述的有机膨润土为阳离子型、双阳离子型或阴阳离子型有机膨润土。
8.根据权利要求1所述的一种超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法，其特征是：所 述的有机废水的有机污染物为有机染料、苯酚、苯胺、对硝基苯酚有机污染物。
说明书
超声波协同有机膨润土处理有机废水的方法
技术领域
本发明涉及一种超声波协同有机膨润土处理有机废水方法，具体地说，即在超声波反应 器中，通过对有机膨润土用量、超声波作用能量等关键因素的动态调节得到较高的有机污染 物去除率。
背景技术
有机膨润土由于具有良好的分散性和乳化性，被用作食品脱色除浊剂、化妆品添加剂、 石油钻井助剂等，应用非常广泛。近年来，人们利用其吸附性能和亲油疏水性，将有机膨润 土应用于环保产业，处理有机废水，从有机膨润土制备和吸附工艺路线的创新方面改善膨润 土的吸附特性，由于正确处理了吸附工艺和新型有机膨润土开发的相互作用关系，有机膨润 土处理有机污染物的研究，取得了一定的成绩。国内有较多文献报道使用有机膨润土进行染 料废水脱色和处理苯酚、苯胺、对硝基苯酚等有机污染物的方法。但是，这项技术的特点是 利用有机膨润土自身的吸附能力去除污染物，其中存在的最大的弊端是需较长时间才能达到 吸附平衡，需剧烈搅拌，设备和流程复杂，费时耗能，工业化的成本高，因此目前还未能实 际应用于工业化废水处理。
目前，有机膨润土处理废水的常用方法是将合成干燥后的有机膨润土碾磨、过100目筛 后，在100～120℃下活化1～2小时，与待处理有机废水充分混合均匀，振荡30min或更长， 然后将固、液相分离，得到经处理可供排放的水。实际操作表明这种方法主要存在以下缺点： (1)有机膨润土需长时间碾磨成细小粉末;(2)达到吸附有机污染物平衡时间较长，造成 处理废水的操作时间较长，费时耗能非常严重，无法经济地应用于环保产业;(3)有机污染 物的去除率也不理想，对一些难降解有机物，难以达到排放标准。专利号ZL03116256.8、 授权公开号是CN1187272C、名称是“微波协同有机膨润土处理有机废水方法”的专利公开 了一种促进有机膨润土吸附的方法，但该方法的缺点是其过程需将废水烧开，利用废水剧烈 沸腾效应搅拌混合膨润土和废水，浪费大量能量，不适应实际生产应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声波协同有机膨润土处理有机废水方法，该方法能在更短的 时间内有效地处理有机废水。
本发明采用的技术方案是：它是将粒径为20～200目有机膨润土与有机废水混合，其固/ 液质量比为1∶500～1∶5000，然后加入一个超声波反应器中，施加频率为20kHz～120KHz，功 率100W～1200W的超声波，振荡10s～10min进行脱色与净化处理，再进行固/液两相分离，废 水得到净化处理后排放。
本发明的优点是：
(1)废水净化处理时间大大缩短。通过超声波振荡处理，使有机膨润土对废水中的有 机污染物迅速达到吸附平衡，以较短的处理时间得到较高的污染物去除率，实现难降解有机 废水在短时间内得到高效吸附净化，达到排放标准。
(2)污染物去除效率提高。如对酸性大红染料废水的处理，经超声波振荡处理一定时 间后，氯代十六烷基吡啶改性得到的有机膨润土脱色率可达99%以上，而常规吸附处理的 去除率仅70%左右。
(3)操作工艺简便。使用超声波作用处理，合成制得的较粗颗粒的有机膨润土无需粉 碎，吸附过程不需搅拌，可简化操作工艺，扩大有机膨润土的应用前景。
下面通过具体实施方式和5个实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
本发明将合成后粗颗粒的有机膨润土与待处理有机废水混合均匀后，由超声波发生器发 出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质——废水中，超声波在废 水中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向 传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合，这种被称之为“空化”效应是超声波所特 有的，这种作用机理区别于现有技术中的微波辐射处理方法，在这种被称之为“空化”效应 的过程中，气泡闭合可形成超过1000个大气压的瞬间高压，利用超声的空化效应，在气泡 崩溃时产生的强烈的冲击波和高速射流能破坏固/液、液/液及气/液界面上的滞离层，对有 机膨润土产生粉碎作用，同时促进有机膨润土表面更新及多相系统有效混合、分散或凝聚。 在超声波处理装置中，以超声的空化效应增强有机膨润土的去除效果，降低能耗，在较短时 间内达到高的处理效果。通过控制有机膨润土的用量与超声波振荡能量得到理想的有机污染 物去除率。
考虑到待处理废水中有机污染物含量和排放标准的要求，可通过改变有机膨润土的用量 达到不同的处理效果。有机膨润土的用量以有机膨润土与待处理废水质量比为衡量指标。一 般，综合考虑到处理效果和工艺经济性，有机膨润土与待处理废水质量比范围可在 1∶500～1∶5000之间，但本发明不局限于这个水平。
本发明中超声波振荡能量的调节可通过固定超声波功率，改变超声作用时间完成;或固 定振荡时间，改变超声波功率：也可以同时改变超声波功率和振荡时间，以满足特殊的应用 需要。常用的超声波功率范围在100W～1200W之间，频率为20kHz～120KHz，通常振荡时间范 围在10s～10min之间。
本发明所用的有机膨润土在合成后所得较粗颗粒无需粉碎，可以利用超声分散功能，根 据颗粒大小适当延长超声振荡时间，可以达到较高的去除效率。处理后的膨润土与废水混合 物可采取离心或过滤方式达到固液分离目的。例如，对处理量不大、有机污染物浓度较低、 排放标准较严格的废水，可将处理后的废水以4000r/min左右的转速离心5～20min，上层清 液可直接排放。而水量大、有机污染物浓度高、需经二级处理的废水可在振荡处理后采取板 框式压滤等方式达到固液分离目的。
本发明使用的超声波反应器为超声波发生器、振箱和反应腔组成。反应腔内处理一般为 间歇式操作，可用于水力负荷不大、排放标准较高、有机污染物难降解程度高的废水处理场 合，通过调节操作工艺条件可达到直接排放要求;反应腔内加入传导介质(一般为水)，废 水盘管浸没于传导介质中，废水在管道内通过传导介质接受超声波振荡可用于连续式或半连 续式操作，适用于废水量大、连续生产的场合，可处理有机污染物含量较高的废水，视废水 特性不同可以采取直接排放或进入下一级处理装置等不同工艺。本发明的反应器型式并不局 限于这两种类型。
上述有机污染物包括有机染料、苯酚、苯胺、对硝基苯酚等有机物。但本发明适用处理 的有机污染物并不局限于这些种类。根据现场废水特点和排放要求，可以处理的有机污染物 还可以包括许多其他种类，例如，多环芳烃、大分子有机物，以及其它有机污染物。
实施例1
在一个超声波反应器振箱中进行酸性大红染料废水脱色。使用阳离子型有机膨润土，有 机改性剂为氯代十六烷基吡啶，废水中酸性大红浓度为25mg/L，有机膨润土与待处理废水 质量比为1∶5000，有机膨润土过20目筛。超声波功率100W，频率20kHz，超声作用10min 后，有机膨润土与废水混合物以离心方法达到固液分离，处理后水质无色澄清，经测定，脱 色率大于99%。
实施例2
在一个超声波反应器振箱中进行酸性蓝染料废水脱色，废水中酸性蓝染料浓度为25 mg/l。使用十六烷基三甲基溴化铵改性的有机膨润土，有机膨润土与待处理废水质量比为 1∶500，有机膨润土过200目筛。超声波功率1200W，频率20kHz，超声作用10s后，即 以离心方法将有机膨润土与废水混合物进行固液分离。经测定，脱色率达到99%。
实施例3
在一个超声波反应器振箱中进行酸性黄染料废水脱色，同时以恒温振荡脱色方法作为对 比。废水中酸性黄染料浓度为30mg/L。使用双阳离子型有机膨润土，有机改性剂为氯代十 六烷基吡啶和溴化四甲基铵，有机膨润土与待处理废水质量比为1∶1000，有机膨润土过50 目筛。超声波功率1000W，频率40kHz，超声作用10min，脱色率为97%。而同样用量的 有机膨润土恒温振荡30min处理染料废水的脱色率只有34%。
实施例4
在一个超声波反应器振箱中进行含苯酚废水处理，同时以恒温振荡处理方法作为对比。 废水中苯酚浓度为25mg/L。使用十六烷基三甲基溴化铵改性得到的有机膨润土处理，有机 膨润土与待处理废水质量比为1∶500，有机膨润土过20目筛。使用离心方法将处理后的有 机膨润土与废水混合物进行固液分离。超声波功率1200W，频率20kHz，超声作用10s， 去除率为96%。而同样用量的有机膨润土恒温振荡30min处理苯酚废水的脱色率只有42 %。
实施例5
在反应器内加入传导介质(水)，废水盘管浸没水中，加入有机膨润土的废水连续通过 盘管，在管道内通过传导介质接受超声波作用，废水中对硝基苯酚浓度为50mg/L。所使用 的有机膨润土为氯代十六烷基吡啶改性所得。有机膨润土过50目筛，与废水质量比为 1∶3000。超声波功率200W，频率120kHz，超声作用10min。然后5000r/min离心5min分 离固液两相，上层清液脱色效果明显，经测定，对硝基苯酚去除率在85%。