（材料学专业论文）改性粘土矿物制备印染废水脱色陶粒及机理研究.pdf

改性粘土矿物制各印染废水脱色陶粒及机理研究 改性粘土矿物制备印染废水脱色陶粒 及机理研究 l 四) l l 大学材料科学与工程学院材料学专业 硕士研究生：郭向利指导老师：姚亚东副研究员尹光福教授 摘要 印染废水是水污染的重要来源之一，印染废水的脱色是废水处理的主要问 题。目前，以粘土矿物诸如坡缕石( 凹凸棒石) 、膨润土、海泡石等为原料制造 印染废水脱色材料得到了较广泛的研究。 根据脱色机理，粘土矿物脱色材料的制备方法主要分为两类：一类是采用 高温酸活化，经充分水洗制备以物理吸附为主的活性白土；另一类是采用金属 盐类溶液浸泡法，或直接以金属盐类作为添加剂进行改性处理制备脱色材料， 该类脱色材料以金属离子的化学絮凝作用为主。这些材料对印染废水都有一定 的脱色效果，但均存在不足之处，如：酸活化反复水洗所形成的大量酸水的处 理问题，粉末脱色材料在脱色过程中难以固液分离、颗粒材料强度差、材料不 具备再生循环使用性或再生循环使用性差等问题，使其实际应用价值受到了限 制。 本文以凹凸棒石等粘土矿物为原料，常温下( 2 0 2 5 ) 通过酸碱复合改性， 再经造粒、熟处理的方法制备印染废水脱色陶粒。通过对活性、分散、还原三 种不同性质的三原色红、黄、蓝单一染料废水和实际印染废水的定量脱色研究， 确定了印染废水脱色陶粒的最佳制备工艺，分析了其制备和脱色机理考查了 脱色陶粒的造粒强度和散失率，研究了脱色陶粒的循环使用性能和方法。同时， 四川大学硕士学位论文 对几种以常用粘土矿物凹凸棒石、膨润土、海泡石、杭锦2 群土，为原料制 得脱色材料的综合性能进行了对比实验。获得的主要结果如下： 1 、印染废水脱色陶粒的最佳制备工艺：常温下，将研磨过8 0 目( 筛孔尺寸 为0 1 8 0 r a m ) 筛的粘土矿物与2 5 m o l l 硫酸溶液按l g ：2 5 m l 的固液比混合，反 应1 5 h 后，用浓度为5 m o l l 的n a o h 溶液将反应溶液中和至p h = 7 8 ，一次抽 滤后，直接造粒( 3 m m 5 m m ) ，9 0 烘干2 h ，再经7 0 0 煅烧l h 。 2 、以不同粘土矿物为原料制备的脱色材料的性能对比结果表明：以凹凸棒 石、杭锦2 群土为原料制得的脱色陶粒综合性能最佳，当其投加量为2 9 l ，常温 下静态脱色1 0 r a i n 后，对初始p h 值为9 , - - 1 2 的不同性质的单一染料废水脱色率 均在9 0 以上；常温下静态脱色5 m i n 后，两种脱色陶粒对实际印染废水的脱色 量分别为6 3 5 m l g 和5 6 5 m i j g ，c o d 去除率分别为8 1 和7 3 。 3 、制备的凹凸棒石、杭锦2 撑土脱色陶粒造粒强度高，3 0 m i n 振荡散失率 5 ， 水溶液浸泡2 0 d 不开裂；陶粒材料具有脱色速度快的优点，可以有效避免传统 物理方法吸附速度慢的缺陷，同时陶粒样品的吸附速率接近粉末样。 4 、酸活化后的碱中和作用是材料具备优异化学絮凝作用的关键工艺；热处 理赋予了脱色陶粒理想的强度；脱色陶粒以多种金属离子的综合化学絮凝脱色 作用为主，辅以少量的物理吸附作用。 5 、处理过印染废水的脱色陶粒经饱和硫酸铵溶液浸泡1 0 r a i n ，再经3 0 0 煅烧1 0 r a i n 后可再次使用，循环使用次数大于1 5 次。 6 、脱色陶粒的使用，有效解决了粉末材料在废水脱色过程中存在固液难以 分离的问题，为脱色陶粒的循环使用和避免粉体脱色陶粒对水体的二次污染创 造了条件。反应的终了口h 值在7 5 左右，有利于处理水的安全排放。 关键词：粘土矿物改性脱色陶粒机理印染废水 改性粘土矿物制各印染废水脱色陶粒及机理研究 p r e p a r a t i o no fd e c o l o r i z i n gc e r a m s i t ef o rp r i n t i n ga n d d y e i n g w a s t e w a t e rw i t ha c i da n db a s e t r e a t e dc l a ya n di t sm e c h a n i s m c o l l e g eo f m a t e r i a l ss c i e n g ，s i c h u a nu n i v e r s i t y m a s t e rc a n d i d a t e ：g u ox i a n g l i s u p e r v i s o r ：y a oy a d o n g y i ng u a n g f u a b s t r a c t p r i n t i n g a n dd y e i n gw a s t e w a t e ri sac o n s i d e r a b l es o u r c eo fe n v i r o n m e n t a l c o n t a m i n a t i o n ，a n di t sd e c o l o r i z a t i o ni s t h em a i np r o b l e m hr e c e n ty e a r s ，t h e p r e p a r a t i o no fd e c o l o r i z i n gm a t e r i a l sf o rp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e rw i t hc l a y m i n e r a l sa sp r i n c i p a lr a wm a t e r i a l s ，s u c ha sp a l y g o r s k i t e ，b e n t o n i t e , s e p i o l i t ea n ds o o n , h a v eb e e nw i d e l ys t u d i e d 。 a c c o r d i n gt o t h ed e c o l o r i z a t i o n m e c h a n i s m ，t h ep r e p a r a t i o nm e t h o d s o f d e c o l o r i z i n gm a t e r i a l sa r em a i n l yd i v i d e di n t ot w ot y p e s ：w a s h e dt h o r o u g h l yw i t h d i s t i l l e dw a t e rf o l l o w e db yh i g h - t e m p e r a t u r ea c i da c t i v a t i o n , t h ea c t i v ef l o r i d i n m a d eb yt h i sw a yi sm a i n l yw i t hp h y s i c a la d s o r p t i o n ；s o a k e di nm e t a l s a l t ss o l u t i o n o ra d d e dm e t a l s a l t sa sa d d i t i v e sd i r e c t l y , t h ed c c o l o r i z a t i o nm e c h a n i s mo ft h e m a t e r i a lm a d eb yt h i sw a yi sc h e m i c a lf l o c c u l a t i o nr e a c t i o no fm e t a li o n s e a c hh a s i t sm e r i t s ，b u tt h ep r o b l e m sr e s t r i c t i n gt h ea p p l i c a t i o no f t h em a t e r i a l ss t i l le x i s t ：s u c h a st h el a r g eq u a n t i t i e so fa c i dw a t e rc r e a t e dd u r i n gt h ep r o c e s so fa c i da c t i v a t i o n ，t h e s e p a r a t i o no fm u s h ys t a g ee x i s t i n gi nt h ep r o c e s sw h e np o w d e r e dm a t e r i a l sw e r e u s e d ，t h el o ws t r e n g t hg r a n u l a rm a t e r i a l ，n o n - o rl o w r e u s a b i l i t y i nt h i sw o r k ，t h ed e c o l o r i z i n gc e r a m s i t ef o rp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e rw a s i i i 四川大学硕士学位论文 p r e p a r e db ym e a n so fa c i da c t i v a t i o na tn o r m a lt e m p e r a t u r e ( 2 0 - 2 5 ) ，b a s e n e u t r a l i z a t i o n ，g r a n u l a t i o na n dh e a tt r e a t m e n t ，b yu s i n gc l a ym i n e r a l s ，s u c ha s p a l y g o r s k i t e ，a sr a wm a t e r i a l s b a s e do nt h eq u a n t i t a t i v ed e c o l o r i z i n gi n v e s t i g a t i o n o f t h et h r e e - c o l o u rw a s t e w a t e rc o n t a i n i n gs i n g l er e a c t i v e ，d i s p e r s i v e ，a n dv a td y e ，t h e m a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yo fd e c o l o r i z i n gc e r a m s i t ew a so p t i m i z e d ，t h em e c h a n i s m o fp r e p a r a t i o na n dd e c o l o r i z a t i o nw a sd i s c u s s e d ，a n dt h es t r e n g t h l o s sr a t i oa n d r e u s a b l em e t h o do ft h e d e c o l o r i z i n g c e r a m s i t ew e r es t u d i e d i na d d i t i o n t h e p e r f o r m a n c eo ft h ed e c o l o r i z i n gc e r a m s i t e sp r e p a r e dw i t hp a l y g o r s k i t e ，b e n t o n i t e ， s e p i o l i t ea n dh a n g j i n 2 # c l a yw a sc o m p a r e d t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h eo p t i m u mm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yo f d e c o l o r i z i n gc e r a m s i t ei st h a t a c i d a c t i v a t i o nf o r1 5ha tn o r m a lt e u a p e r a t u r e ，t h er a t i oo fc l a ym i n e r a l ( r b + k + n 】 i s p n a + c a 2 + f e 3 + a 1 3 + m 孑+ l i + 。( 3 ) 在沸 石的构架中，阴离子晶格上的负电荷与平衡阳离子的正电荷中心在空间