申请日2005.07.23
公开(公告)日2007.07.04
IPC分类号C02F1/28; C01B33/40
摘要
本发明将公开一种用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土及其制造方法，所述的制造方法步骤如下：1)将膨润土原矿粉碎，加水调成浆状;2)将可溶性盐溶于水中，搅拌均匀，得到质量浓度为5～60%的可溶性盐溶液;3)把可溶性盐溶液加入膨润土浆液中，并使两者充分混合，然后调节所得混合溶液的pH值至5～9，并将其陈置;4)将陈置后的混合溶液加热至60～100℃，使其进一步反应，加热反应时间为8～24小时;5)将加热后的混合溶液进行干燥，得到用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土。改性后的膨润土对垃圾渗滤液的吸光度降低90%以上，对CODcr的去除率升至65.8%，十分适合用于垃圾渗滤液的处理。
权利要求书
1、一种用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的制造方法，步骤如下：
1)将膨润土原矿粉碎，加水调成浆状;
2)将可溶性盐溶于水中，搅拌均匀，得到质量浓度为5～60%的可溶 性盐溶液;所述可溶性盐为可溶性镁盐或可溶性铁盐或可溶性铝盐或可溶 性钠盐或可溶性聚合铁盐或可溶性聚合铝盐;
3)把所得的可溶性盐溶液加入膨润土浆液中，并使两者充分混合， 然后调节所得混合溶液的pH值至5～9，并将其陈置;
4)将陈置后的混合溶液加热至60～100℃，使其进一步反应，加热反 应时间为8～24小时;
5)将加热后的混合溶液进行干燥，得到用于处理垃圾渗滤液的改性 膨润土。
2、根据权利要求1所述的用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的制造 方法，其特征在于：所述可溶性盐为氯化铝或硫酸亚铁或聚合氯化铝或氯 化钠。
3、根据权利要求1或2所述的用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的 制造方法，其特征在于：步骤1)中，膨润土与水的固液质量比为1∶4～ 15。
4、根据权利要求1或2所述的用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的 制造方法，其特征在于：步骤2)中，可溶性盐溶液的质量浓度为50%。
5、根据权利要求1或2所述的用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的 制造方法，其特征在于：步骤3)中，膨润土浆液中的膨润土与可溶性盐 溶液中可溶性盐的金属阳离子之比为1g∶1～20mmol。
6、根据权利要求1或2所述的用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的 制造方法，其特征在于：步骤3)中，经过调节pH值后，所得混合溶液 的陈置时间为1～5小时。
7、根据权利要求1或2所述的用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的 制造方法，其特征在于：步骤5)中，加热后的混合溶液干燥温度为100～ 120℃;干燥时间为6～20小时。
8、权利要求1～7中任何一项所述的方法制造的用于处理垃圾渗滤液 的改性膨润土。
说明书
一种用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土及其制造方法
(一)技术领域：
本发明涉及一种矿物材料，特别是一种可用于处理垃圾渗滤液的改性 膨润土，本发明还涉及这种改性膨润土的制造方法。
(二)背景技术：
城市垃圾渗滤液为垃圾填埋过程中所产生的二次污染物，是一种颜色 灰黑、有恶臭气味的高浓度且成分复杂的有机废水。其产生的主要来源是： (1)降水和降雪的渗入，它是渗滤液产生的主要来源;(2)外部地表水 的流入，包括地表径流和地表灌溉;(3)当填埋场内渗滤液水位低于场外 地下水水位，且没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内;(4) 垃圾本身所含的水分;(5)垃圾在降解过程中产生的水分。一般城市垃圾 渗滤液的色度>2000倍，其中有机物的浓度和各种有害金属的含量也很高， COD的含量一般为1200～45000mg/L，而且垃圾渗滤液的放置时间越长， 降低COD的难度也就越大。由于垃圾渗滤液将会污染地表水和地下水， 且其中所含的重金属可能在土壤中富集，造成土壤的重金属污染，因此未 达到排放标准的垃圾渗滤液对人类及动植物的生长是有很大的危害。我国 经处理或未经达标处理的垃圾渗滤液，大部份都直接排入江河湖海。随着 海洋赤潮、江河湖水污染的加剧以及对环境保护要求的日益提高，垃圾渗 滤液的排放标准也越来越严格。许多地区要求垃圾渗滤液指标必须要达到 污水综合排放标准才能排放，因此垃圾渗滤液的深度处理已成为一个急待 解决的问题。目前处理垃圾渗滤液通常采用的方法是对其进行物化处理、 生化处理、物化处理与生化处理相结合的方法，其中物化处理有化学氧化、 絮凝沉淀、活性碳吸附、反渗透、土地法等;生化处理中有生物转盘、厌 氧氧化处理等方法。但采用上述方法对垃圾渗滤液进行处理，一般都需要 投入大量资金，采用复杂、大型的设备，所以处理成本很高，投资额大， 处理工艺也十分复杂，而且即使经过处理后，垃圾渗滤液COD浓度仍在 1000mg/L左右，依然无法达到我国污水综合排放标准。目前也有将改性 膨润土用于城市垃圾渗滤液的处理方面的研究，但现有的膨润土改性方法 不能直接采用膨润土原矿进行改性，在将膨润土进行改性之前必须先将膨 润土进行提纯处理，但由于膨润土的提纯工序很复杂，操作时需要用大量 的水，并且固液分离也很困难，还需要采用复杂、大型的设备进行操作， 因此以现有的方法对膨润土进行改性，其成本很高，工序也较复杂。
(三)发明内容：
本发明将公开一种生产成本低、制造工艺简单、投资少并可提高去除 垃圾渗滤液中COD和脱色能力的改性膨润土;本发明还将公开这种改性 膨润土的制造方法。
膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分，含少量伊利石、高岭石、伊 利石/蒙脱石混层等粘土矿物及其它碎屑矿物组成的复合物。蒙脱石是由两 个共顶联接的硅氧四面体片中间夹一个共边联接的铝氧八面体片组成的 层状硅酸盐矿物，其晶体结构式为(Mxn·H2O)(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2。 其结构中的单片层是纵横尺寸比很大的薄片，直径约为100～200nm，而 厚度仅为1nm。5～10层这样的薄片通过层间阳离子结合在一起构成基本 颗粒，由这些基本颗粒构成更大的不规则集团，因而膨润土具有层状结构。 结构中铝对硅和镁对铝的类质同像替代的离子交换作用，会导致结构单元 层内负电荷(即层电荷)过剩，为达到正负电荷的平衡，需要一定数量的 阳离子来补偿而且位于层间区域。这些阳离子以离子键力联结结构单元 层，并且是活动的，它的键强比分子键或氢键大得多。因此当蒙脱石结构 单元层内部电荷未达到平衡时，单元层间的空隙中将由一定量的阳离子来 充填，从而发生(阳)离子交换作用。蒙脱石由于破键、晶格内类质同象 取代及吸附在其表面的腐殖质离解等原因而带负电荷，从而导致晶格层间 结合疏松，遇水易膨胀成碎片，颗粒分散度高，具有巨大的内表面积和大 量的交换性阳离子，使其具有良好的吸附性能和离子交换性能，其阳离子 交换容量约为70～130mmol/100g，广泛用于铸造业、钻井、建筑、轻工 等行业，大量用于铁矿球团和作为吸附剂用于各行各业。
本发明通过对膨润土的改性，可大幅度提高膨润土去除COD和脱色 的能力。把改性膨润土用于处理垃圾渗滤液，可以达到很好的效果。本发 明用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土的制造方法，步骤如下：
1)将膨润土原矿粉碎，加水调成浆状;一般需将膨润土原矿粉碎成 20～200目，以便加水调成浆状;加水将膨润土调浆时，膨润土与水的固 液质量比一般为1∶4～15;为达到最好的效果，膨润土与水的固液质量比 最好为1∶9;
2)将可溶性盐溶于水中，搅拌均匀，得到质量浓度为5～60%的可溶 性盐溶液;所述的可溶性盐最好为可溶性的镁盐或可溶性铁盐或可溶性铝 盐或可溶性钠盐或可溶性聚合铁盐或可溶性聚合铝盐;例如：氯化铝或硫 酸亚铁或聚合氯化铝或氯化钠等;可溶性盐溶液的质量浓度最好为50%;
3)把所得的可溶性盐溶液加入膨润土浆液中，并使两者充分混合， 然后调节所得混合溶液的pH值至5～9，并将其陈置一定时间;而膨润土 与可溶性盐中的金属阳离子之比一般为1g∶1～20mmol，最好为1g∶ 15mmol;混合溶液陈置的时间一般为1～5小时;调节混合溶液的pH值 为7，并且陈置5小时制得的产品，性能最佳;
4)将陈置后的混合溶液加热至60～100℃，使其进一步反应;加热反 应的时间一般为8～24小时;在80℃温度条件下反应10小时的效果最好;
5)将加热后的混合溶液进行干燥，得到用于处理垃圾渗滤液的改性 膨润土;所述的干燥混合溶液，干燥的温度一般为100～120℃，干燥的时 间为6～20小时;为达到最好的干燥效果，干燥的温度最好为110℃，干 燥的时间最好为12小时。
采用本发明所述的制造方法对膨润土进行改性后，可大大提高其对垃 圾渗滤液中COD和色度的去除率。用于垃圾渗滤液的处理，膨润土原矿 没有去除色度的能力，对CODcr的去除率仅为18.9%。用改性膨润土处理 垃圾渗滤液，通过测试处理前后垃圾渗滤液的吸光度发现：垃圾渗滤液的 吸光度下降了90%，表明其对色度去除效果良好;通过微波消解重铬酸钾 滴定法进行检测，改性膨润土对CODcr的去除率升至65.8%。因此这种改 性膨润土十分适合用于垃圾渗滤液的处理。膨润土矿的储量大，价格便宜， 而且膨润土改性处理的生产工艺比较简单，可直接使用原矿进行改性，不 用提纯，这样既避免了在改性过程中使用大量的水资源作为提纯剂、不需 要提纯用的固液分离装置，也无需任何其它复杂、大型的设备，因此其生 产的成本低廉，完全可以进行工业化批量生产。
(四)具体实施方式：
实施例1：
1)将膨润土粉碎至20目，并加水调成浆状;所得的膨润土浆液中， 膨润土与水的固液质量比为1∶4;
2)将氯化铝溶于水中，搅拌均匀，得到质量浓度为5%的氯化铝溶液;
3)把氯化铝溶液加入膨润土浆液中，边加边搅拌，直至两者充分混 合，然后将所得混合溶液的pH值调至5，再将其陈化5小时;其中选用 的膨润土与铝离子的比为1g∶15mmol;
4)将上述混合溶液置于80℃反应10小时;
5)然后将所得的混合溶液在100℃干燥12小时，即得可用于处理垃 圾渗滤液的改性膨润土。
实施例2：
1)将膨润土粉碎至100目，并加水调成浆状;所得的膨润土浆液中， 膨润土与水的固液质量比为1∶15;
2)将硫酸亚铁溶于水中，搅拌均匀，得到质量浓度为60%的硫酸亚 铁溶液;
3)把硫酸亚铁溶液加入膨润土浆液中，边加边搅拌，直至两者充分 混合，然后将所得的混合溶液的pH值调至9，再将其陈化1小时;其中 选用的膨润土与铁离子的比为1g∶1mmol;
4)将上述混合溶液置于60℃反应8小时;
5)然后将所得的混合溶液在120℃干燥6小时，即得可用于处理垃圾 渗滤液的改性膨润土。
实施例3：
1)将膨润土粉碎至200目，并加水调成浆状;所得的膨润土浆液中， 膨润土与水的固液质量比为1∶9;
2)将聚合氯化铝溶于水中，搅拌均匀，得到质量浓度为50%的聚合 氯化铝溶液;
3)把聚合氯化铝溶液加入膨润土浆液中，边加边搅拌，直至两者充 分混合，然后将所得的混合溶液的pH值调至7，再将其陈化3小时;其 中选用的膨润土与铝离子的比为1g∶20mmol;
4)将上述混合溶液置于100℃反应24小时;
5)然后将所得的混合溶液在110℃干燥20小时，即得可用于处理垃 圾渗滤液的改性膨润土。