本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑及制備方法。
背景技術(shù)：
在印制板制造的退膜、顯影和網(wǎng)印等工序中會產(chǎn)生大量的干膜、濕膜和油墨的廢液和廢水，它含有大量的高分子聚合物、有機胺和堿，是一種高濃度的有機廢水，廢水為藍色，其化學(xué)需氧量(cod)值通常為5000-10000mg/l，有的高達20000mg/l，這類廢水約占印制板廢水總水量的5％左右。但對全部廢水的cod貢獻值達80％。根據(jù)國家的廢水排放標準，廢水中的cod值必須<100mg/l。因此高濃度cod值廢水處理的好壞是印制板廠廢水是否達標的關(guān)鍵。
目前國內(nèi)處理這類廢水的常用方法有：（1）生物處理法；（2）過濾吸附法；（3）化學(xué)氧化法等。
（1）生物處理法：生物處理法是利用細菌來消化廢水中的有機物，但進人生化槽廢水的cod值必須小于1000mg/l，銅離子濃度必須小于5mg/l，ph必須嚴格控制在中性。而印制板廠的高濃度cod廢水不僅cod值>1000mg/l，而且含有大量的銅，使生物處理的細菌難以成活，也就無法直接進行生物處理。必須先稀釋并除去重金屬離子后的廢水，才能進行生物處理來降低cod值。生物處理有的還要提供細菌繁殖的養(yǎng)料。同時要曝氣充氧，動力消耗大，處理費用高，目前應(yīng)用并不普遍。
（2）過濾吸附法：過濾吸附法是將廢水預(yù)處理后由泵打入過濾器，廢水經(jīng)過濾處理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及懸浮物，過濾出水再進入活性炭吸附設(shè)備，通過活性炭對有機物的吸附作用來降低廢水中的cod值。過濾法吸附法工藝簡單，但處理效率較低。
（3）氧化法：氧化法是利用強氧化條件使有機和高分子化合物氧化分解。常用的氧化法有：燃燒法，電解氧化法，化學(xué)氧化法等。燃燒法是將高級氧化廢水直接燃燒的方法，光氧化法酲液對處理燃燒值較高的廢水比較有效，但費用高，不能廣泛利用。電解氧化處理成本也高，設(shè)備投資大，降解程度有限，光氧化法尚處于研究階段?；瘜W(xué)氧化法氧化效果有限，費用也很高，單獨使用尚達不到要求，常與其它方法聯(lián)合使用。
凹凸棒土作為一種天然材料，具有原料廉價、資源豐富和比表面積大的優(yōu)點，凹凸棒土具有特殊的纖維結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，使之具有許多特殊的物化及工藝性能，有“萬用之土”之美譽。由于凹凸棒土具有較大的比表面積，使其具有較強的吸附作用，在相當?shù)偷臐舛认驴梢孕纬筛哒扯鹊膽腋∫?，可用作膠體泥漿、懸浮劑、觸變劑以及粘結(jié)劑。但凹凸棒土粉末在水中存在不易沉淀、易于造成二次污染的問題，研究改進凹凸棒土性質(zhì)已受領(lǐng)域技術(shù)人員的關(guān)注。
凹凸棒土是指以凹凸棒石為主要組分的一種粘土礦物。凹凸棒石為一種晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征，在其結(jié)構(gòu)中存在晶格置換，幫晶體中含有不定量的na+、ca2+、fe3+、al3+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。具有介于鏈狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)之間的中間結(jié)構(gòu)，沒交聯(lián)時強度低，易拉斷，且沒有彈性，吸附和粘結(jié)性低。
目前固體材料的改性方法主要是經(jīng)過表面活性劑對其進行表面改性，使其表面電性發(fā)生變化，從而改變其吸附性能，但效果不明顯。
交聯(lián)劑主要用在高分子材料中，高分子材料的分子結(jié)構(gòu)就象一條條長的線，沒交聯(lián)時強度低，易拉斷，且沒有彈性，交聯(lián)劑的作用就是在線型的分子之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，使線型分子相互連在一起，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高強度和彈性。本發(fā)明嘗試將交聯(lián)劑應(yīng)用到凹凸棒土的改性中，結(jié)果對提高凹凸棒吸附作用有顯著的效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑及制備方法，本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有過濾吸附法處理高濃度cod時，使用活性炭做吸附劑吸收效率低的不足，通過將凹凸棒進行改性，并配合氧化鋁，制備成吸附劑，達到高效的處理cod的效果。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供一種處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑，所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土70-85份、氧化鋁15-20份、交聯(lián)劑5-10份。加入交聯(lián)劑可使層鏈狀結(jié)構(gòu)相互交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增加其比表面積和粘結(jié)度，提高吸附性能；氧化鋁具有吸附性能。
優(yōu)選地，所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土75-80份、氧化鋁17-19份、交聯(lián)劑6-8份。
優(yōu)選地，所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土78份、氧化鋁18份、交聯(lián)劑7份。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供所述的處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑的制備方法，所述方法包括如下步驟：
（1）制備改性凹凸棒土：以凹凸棒土為原料，對其進行熱處理，使其活化，所述熱處理溫度為180-220℃，處理時間為5-7h；然后進行酸處理，用濃度為10-20mol/l的鹽酸溶液浸泡，浸泡時間為3-6h；干燥后進行鉻酸氧化液處理，室溫條件下在所述鉻酸氧化液中浸泡0.5-0.9h，30-45℃條件下浸泡6-8min，50-75℃處理1-2min；最后進行煅燒處理，處理溫度為450-600℃，制得所述改性凹凸棒土。對凹凸棒土進行適當?shù)臒崽幚?，可以脫去凹凸棒土中的吸附水、沸石水、部分結(jié)晶水以及八面體中的結(jié)構(gòu)水，造成晶格內(nèi)部和沸石孔道中斷鍵，增加活性中心，使其雜亂堆積的針棒狀團變得疏松多孔，增加孔隙容積和比表面積，但熱處理溫度不易過高，否則會引起凹凸棒土孔徑塌陷、纖維束堆積，針狀纖維束緊密燒結(jié)在一起，孔隙容積和比表面積減少，吸附性能降低，因此熱處理溫度最佳為180-220℃；酸處理可以使凹凸棒土在水溶液中的結(jié)構(gòu)電荷和表面電荷發(fā)生相應(yīng)改變，從而改變凹凸棒土膠體的帶電性和吸附活性，進而對凹凸棒土的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，尤其是對凹凸棒土的陽離子交換容量和比表面積，本發(fā)明選擇用鹽酸溶液進行酸化，成本低，效果好。實驗研究表明，隨著酸濃度的增加，凹凸棒土的比表面積增加，但是如果酸濃度持續(xù)增加，則會使凹凸棒土的比表面積減少，經(jīng)過試驗鹽酸溶液濃度為10-20mol/l范圍內(nèi)效果較佳；選用鉻酸氧化液中浸泡可改變凹凸棒土的表面活性，使其更具有親水性，利于吸附水中的cod；
（2）向所述步驟（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化鋁，混合；
（3）向所述步驟（2）的混合物中加入所述交聯(lián)劑，混合均勻；
（4）將所述步驟（3）的混合物進行熱處理，所述熱處理溫度為100-180℃，處理時間2-4h。
優(yōu)選地，所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉6-9份，蒸餾水10-20份。
優(yōu)選地，所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉7-8份，蒸餾水12-18份。
優(yōu)選地，所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉7份，蒸餾水15份。
優(yōu)選地，所述步驟（1）中熱處理溫度為190℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
（1）本發(fā)明對凹凸棒土進行適當?shù)臒崽幚?，可以脫去凹凸棒土中的吸附水、沸石水、部分結(jié)晶水以及八面體中的結(jié)構(gòu)水，造成晶格內(nèi)部和沸石孔道中斷鍵，增加活性中心，使其雜亂堆積的針棒狀團變得疏松多孔，增加孔隙容積和比表面積，熱處理溫度最佳為180-220℃；酸處理可以使凹凸棒土在水溶液中的結(jié)構(gòu)電荷和表面電荷發(fā)生相應(yīng)改變，從而改變凹凸棒土膠體的帶電性和吸附活性，進而對凹凸棒土的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，尤其是對凹凸棒土的陽離子交換容量和比表面積，本發(fā)明選擇用鹽酸溶液進行酸化，成本低，效果好；
（2）本發(fā)明cod處理效果顯著，去除率高達85％以上，處理后的排放濃度低于現(xiàn)行的《污水綜合排放標準》的一級排放標準。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土85份、氧化鋁15份、交聯(lián)劑10份。加入交聯(lián)劑可使層鏈狀結(jié)構(gòu)相互交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增加其比表面積和粘結(jié)度，提高吸附性能；氧化鋁具有吸附性能。
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑的制備方法包括如下步驟：
（1）制備改性凹凸棒土：以凹凸棒土為原料，對其進行熱處理，使其活化，所述熱處理溫度為180℃，處理時間為7h；然后進行酸處理，用濃度為10-20mol/l的鹽酸溶液浸泡，浸泡時間為6h；干燥后進行鉻酸氧化液處理，室溫條件下在所述鉻酸氧化液中浸泡0.5h，45℃條件下浸泡6min，75℃處理1min；最后進行煅燒處理，處理溫度為600℃，制得所述改性凹凸棒土；
（2）向所述步驟（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化鋁，混合；
（3）向所述步驟（2）的混合物中加入所述交聯(lián)劑，混合均勻；
（4）將所述步驟（3）的混合物進行熱處理，所述熱處理溫度為180℃，處理時間2h。
所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉9份，蒸餾水10份。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將改性凹凸棒土、氧化鋁、交聯(lián)劑按重量比復(fù)配成吸附劑，將廢水預(yù)處理后由泵打入過濾器，廢水經(jīng)過濾處理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及懸浮物，過濾出水再進入吸附劑吸附設(shè)備，通過吸附劑對有機物的吸附作用來降低廢水中的cod值，去除率高達87.6％，而同等條件下使用活性吸附，去除率高達70.3％。
實施例2
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土70份、氧化鋁20份、交聯(lián)劑5份。加入交聯(lián)劑可使層鏈狀結(jié)構(gòu)相互交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增加其比表面積和粘結(jié)度，提高吸附性能；氧化鋁具有吸附性能。
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑的制備方法包括如下步驟：
（1）制備改性凹凸棒土：以凹凸棒土為原料，對其進行熱處理，使其活化，所述熱處理溫度為220℃，處理時間為5h；然后進行酸處理，用濃度為10-20mol/l的鹽酸溶液浸泡，浸泡時間為3h；干燥后進行鉻酸氧化液處理，室溫條件下在所述鉻酸氧化液中浸泡0.9h，30℃條件下浸泡8min，50℃處理2min；最后進行煅燒處理，處理溫度為450℃，制得所述改性凹凸棒土；
（2）向所述步驟（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化鋁，混合；
（3）向所述步驟（2）的混合物中加入所述交聯(lián)劑，混合均勻；
（4）將所述步驟（3）的混合物進行熱處理，所述熱處理溫度為100℃，處理時間4h。
所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉6份，蒸餾水20份。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將改性凹凸棒土、氧化鋁、交聯(lián)劑按重量比復(fù)配成吸附劑，將廢水預(yù)處理后由泵打入過濾器，廢水經(jīng)過濾處理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及懸浮物，過濾出水再進入吸附劑吸附設(shè)備，通過吸附劑對有機物的吸附作用來降低廢水中的cod值，去除率高達88.5％，而同等條件下使用活性吸附，去除率高達71.4％。
實施例3
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土80份、氧化鋁17份、交聯(lián)劑8份。
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑的制備方法包括如下步驟：
（1）制備改性凹凸棒土：以凹凸棒土為原料，對其進行熱處理，使其活化，所述熱處理溫度為200℃，處理時間為6h；然后進行酸處理，用濃度為10-20mol/l的鹽酸溶液浸泡，浸泡時間為5h；干燥后進行鉻酸氧化液處理，室溫條件下在所述鉻酸氧化液中浸泡0.7h，35℃條件下浸泡7min，65℃處理1min；最后進行煅燒處理，處理溫度為500℃，制得所述改性凹凸棒土；
（2）向所述步驟（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化鋁，混合；
（3）向所述步驟（2）的混合物中加入所述交聯(lián)劑，混合均勻；
（4）將所述步驟（3）的混合物進行熱處理，所述熱處理溫度為160℃，處理時間3h。
所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉8份，蒸餾水12份。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將改性凹凸棒土、氧化鋁、交聯(lián)劑按重量比復(fù)配成吸附劑，將廢水預(yù)處理后由泵打入過濾器，廢水經(jīng)過濾處理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及懸浮物，過濾出水再進入吸附劑吸附設(shè)備，通過吸附劑對有機物的吸附作用來降低廢水中的cod值，去除率高達88.7％，而同等條件下使用活性吸附，去除率高達71.6％。
實施例4
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土75份、氧化鋁19份、交聯(lián)劑6份。
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑的制備方法包括如下步驟：
（1）制備改性凹凸棒土：以凹凸棒土為原料，對其進行熱處理，使其活化，所述熱處理溫度為195℃，處理時間為5h；然后進行酸處理，用濃度為10-20mol/l的鹽酸溶液浸泡，浸泡時間為4h；干燥后進行鉻酸氧化液處理，室溫條件下在所述鉻酸氧化液中浸泡0.7h，38℃條件下浸泡7min，60℃處理2min；最后進行煅燒處理，處理溫度為500℃，制得所述改性凹凸棒土；
（2）向所述步驟（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化鋁，混合；
（3）向所述步驟（2）的混合物中加入所述交聯(lián)劑，混合均勻；
（4）將所述步驟（3）的混合物進行熱處理，所述熱處理溫度為150℃，處理時間3h。
所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉7份，蒸餾水18份。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將改性凹凸棒土、氧化鋁、交聯(lián)劑按重量比復(fù)配成吸附劑，將廢水預(yù)處理后由泵打入過濾器，廢水經(jīng)過濾處理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及懸浮物，過濾出水再進入吸附劑吸附設(shè)備，通過吸附劑對有機物的吸附作用來降低廢水中的cod值，去除率高達85.6％，而同等條件下使用活性吸附，去除率高達72.1％。
實施例5
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑包括如下重量份數(shù)的組分：改性凹凸棒土78份、氧化鋁18份、交聯(lián)劑7份。
本實施例所述處理廢水中cod的凹凸棒吸附劑的制備方法包括如下步驟：
（1）制備改性凹凸棒土：以凹凸棒土為原料，對其進行熱處理，使其活化，所述熱處理溫度為190℃，處理時間為7h；然后進行酸處理，用濃度為10-20mol/l的鹽酸溶液浸泡，浸泡時間為5h；干燥后進行鉻酸氧化液處理，室溫條件下在所述鉻酸氧化液中浸泡0.6h，38℃條件下浸泡7min，60℃處理1.5min；最后進行煅燒處理，處理溫度為500℃，制得所述改性凹凸棒土；
（2）向所述步驟（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化鋁，混合；
（3）向所述步驟（2）的混合物中加入所述交聯(lián)劑，混合均勻；
（4）將所述步驟（3）的混合物進行熱處理，所述熱處理溫度為190℃，處理時間2h。
所述鉻酸氧化液包括如下重量份數(shù)的組分：重鉻酸鈉7份，蒸餾水15份。
本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將改性凹凸棒土、氧化鋁、交聯(lián)劑按重量比復(fù)配成吸附劑，將廢水預(yù)處理后由泵打入過濾器，廢水經(jīng)過濾處理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及懸浮物，過濾出水再進入吸附劑吸附設(shè)備，通過吸附劑對有機物的吸附作用來降低廢水中的cod值，去除率高達86.3％，而同等條件下使用活性吸附，去除率高達72.5％。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。