專利名稱：一種改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于難降解廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用的處理印鈔廢水的方法。
背景技術(shù)：
印鈔廢水是ー種難處理的高濃度エ業(yè)有機廢水，它屬于印染廢水的ー種。印鈔廢水成分復(fù)雜，有機污染物含量高，化學(xué)耗氧量大；色度高；含有酸堿；并有一定含量的重金屬，直接排放會嚴(yán)重污染環(huán)境；它不同于一般的印染廢水，不能直接套用處理印染廢水的方法進(jìn)行處理。由于行業(yè)的特殊性，國內(nèi)涉及印鈔行業(yè)的污水處理技術(shù)還不多。并且由于各廠所用技術(shù)不同，產(chǎn)生的廢水也有所不同，導(dǎo)致其廢水的復(fù)雜性，無法ー概而論的進(jìn)行研究。通過近年來ー些學(xué)者進(jìn)行研究探索，提出了水解酸化-接觸氧化、絮凝法、膜處理等方法對印鈔廢水進(jìn)行處理。并且在各自的領(lǐng)域都取得了一定成果。但都存在一定問題。印鈔廢水中含有許多有害化學(xué)藥品，這類廢水含有高濃度的有機物污染物、色度深、成分復(fù)雜、難以生物降解，對環(huán)境有著巨大危害。進(jìn)入環(huán)境后對人類健康形成了巨大的威脅。但由于印鈔廢水產(chǎn)生的方式不同，污染物質(zhì)組成各不相同，對環(huán)境的影響也不能ー概而論。以下是印鈔廢水對于環(huán)境的主要危害
(1)印鈔的染料、顏料和中間體生產(chǎn)基本原材料是苯、萘、蒽醌類以及苯胺、硝基苯、酚類等。染料是芳族商化物、芳族硝基合物、芳族胺類化合物、聯(lián)苯等多苯環(huán)取代化合物，這些化合物是有機芳族化合物苯環(huán)上的氫被商蘇、硝基、胺基取代以后生成的，生物毒性都較大，有的還是‘三致’物質(zhì)。醫(yī)學(xué)科學(xué)已證明80% 90%的癌癥與環(huán)境因子有關(guān)，而發(fā)現(xiàn)的致癌物中大部分是有毒有機化合物。(2)印鈔廢水含有大量的染料，色度很大，使受納水體外觀嚴(yán)重惡化。含有染料的廢水排入自然水體中，射入水中的光線被染料吸收，水體透明度下降，水生生物和微生物生長受到影響，不利于水體自浄，并且造成視覺上的污染。(3)染料中存在有害重金屬，一般生化方法難以降解，它們在自然環(huán)境中能長期存在，并且會通過食物鏈等危害人類健康，在日本就曾發(fā)生過重金屬汞和鎘污染而造成的 “水俁病”等公害事件。(4) 一般的酸、堿、鹽等物和肥皂等洗滌劑及表面活性劑雖然相對無害，但這些物質(zhì)對環(huán)境仍有影響。近些年，許多含氮磷的化合物大量用作洗凈荊，尿素也常用于印染各道 エ序，使廢水中總磷氮含量增高，若直接排放將使水體富營養(yǎng)化。因此對印鈔廢水進(jìn)行處理，不但可減輕或避免環(huán)境污染，保護人們身體健康，還可以保護水資源，實現(xiàn)水資源的合理分配，其意義深遠(yuǎn)重大。傳統(tǒng)的處理設(shè)備處理印鈔廢水效果很不理想，難以達(dá)到排放要求。由于印鈔廢水成分復(fù)雜，且可生化性差。因此采用物化方法更加適宜。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)的處理設(shè)備處理印鈔廢水效果很不理想，難以達(dá)到排放要求的問題，本發(fā)明的目的是提供ー種利用改性膨潤土法預(yù)處理，再進(jìn)入光助芬頓法處理后，水質(zhì)即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的方法的改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水裝置及エ藝。本發(fā)明提供上述改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水裝置的エ藝，包括以下步驟
1.膨潤土改性
將天然鈉基膨潤土、改性劑和水，按照10:3:125的比例加入到膨潤土制備器中，將其混合均勻后加熱至90°C持續(xù)lh，即制得改性膨潤土。其中改性劑為雙十八烷基酯基季銨
rm.；
2.物化法處理
通過膨潤土加藥裝置向廢水中加入改性膨潤土，混合0. 5 lh，然后向混合液中加入絮凝劑；混合攪拌0. 5^1h后，將出水送入離心分離設(shè)備進(jìn)行固液分離，經(jīng)處理后進(jìn)入下一歩處理；
其中，所述改性膨潤土入量為15g/廣20g/L ；
進(jìn)一歩，所述步驟2中當(dāng)進(jìn)水水量或水質(zhì)產(chǎn)生波動時，需要調(diào)節(jié)pH值在范圍5 7以內(nèi)； 進(jìn)一歩，所述步驟2中的絮凝劑為PAC，且加入量為5g/廣7g/L ；
3.光助芬頓法處理
向步驟2中的出水加入溶液以及亞鐵鹽。在紫外光的照射下混合反應(yīng)2(T30min。 水中污染物即得到去除，水體可以達(dá)到處理要求。其中，加入H2O2溶液之前，水體pH值應(yīng)調(diào)節(jié)為3、； 進(jìn)一歩，所述步驟3中投加的投加量為4(T50mL/L ；
進(jìn)一歩，所述步驟3中投加的亞鐵鹽為FeSO4，且投加量保證Hi(H2O2) m(Fe2+)為 40:1 ；
進(jìn)一歩，所述步驟3中紫外光源的特征波長為360nm。膨潤土(Bentonite)，是以蒙脫石為主的含水粘土礦，化學(xué)成分為(Al2，Mg3) [Si4O10]
2·ηΗ20,由于它具有特殊的性質(zhì)。如膨潤性、粘結(jié)性、吸附性、催化性、觸變性、 懸浮性以及陽離子交換性等等，所以廣泛用于各個エ業(yè)領(lǐng)域。膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，結(jié)構(gòu)為兩個硅氧四面體夾ー層鋁氧八面體組成的2:1型晶體結(jié)構(gòu)。 由于蒙脫石晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽離子，如Cu、Mg、Na、K等，且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不牢固，易被其它陽離子交換，故具有較好的離子交換性。膨潤土主要有如下特性 (1)吸水膨脹性
膨潤土結(jié)構(gòu)層中的Al3+和Si4+可被Mg2+、Ca2+或佝2+置換，可交換的陽離子骨架有剰余負(fù)電荷，并且蒙脫石層間結(jié)合力較弱，可吸附陽離子和極性水分子。蒙脫石吸水后體積可增大10 30倍。蒙脫石吸水作用有一定限度，所吸水分子層達(dá)到一定厚度吋，出現(xiàn)平衡，直到此平衡被破壞即失水后，吸水膨脹性能又得以恢復(fù)。(2)分散懸浮性膨潤土中的蒙脫石以膠體分散狀態(tài)存在水溶液中，充分水化后以溶膠形式懸浮于水溶液中。蒙脫石內(nèi)部晶胞中的負(fù)電荷數(shù)相同，同性相斥，在稀溶液中難于吸附聚合成大分子的顆粒。由于蒙脫石的粒徑小，一般都小于10 μ m，晶胞內(nèi)存在著很多的金屬陽離子和親水基團，故其同時具有強烈的親水性能和分散性。鈉基膨潤土等高膨脹倍粘土在水中可以形成永久性的乳濁液或懸浮體。(3)吸附性
膨潤土的吸附性能主要與蒙脫石中的交換性陽離子的性質(zhì)有關(guān)。由于蒙脫石為TOT型層狀結(jié)構(gòu)，具有很大比表面積和孔容，從而對氣體、水分以及溶液中某些色素，有機化合物等均具有很強的吸附性。同吋，蒙脫石中的晶胞的Si4+和Al3+被其它低陽離子取代的晶格置換引起內(nèi)部電荷的不平衡，從而對周圍的陽離子和極性分子有吸附能力。(4)離子交換性
蒙脫石的結(jié)構(gòu)單元層是由兩個硅氧四面體層夾ー個鋁氧八面體組成，靠共用的氧原子連接，在四面體和八面體內(nèi)可以發(fā)生同晶置換，晶胞內(nèi)高價硅離子(Si4+)、鋁離子(Al3+)能部分或全部被其它低價陽離子置換，致使単位晶層中電位不平衡，出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷。其所帶負(fù)電荷由八面體晶片中OH—置換O2-來補償同時一部分靜電吸附低價陽離子來保持平衡， 被吸附陽離子具有交換性。晶層間被吸附的陽離子具有可交換性，?？蓪⑵涓纳菩阅芎髷U展應(yīng)用。天然蒙脫石的陽離子交換容量在7(Tl40mmOl/100g，膠體分散性好的鈉基膨潤土的陽離子交換容量在8(Tl60mmOl/100g。對于不同價離子，高價陽離子被交換能力大低于低價陽離子；對于同價離子，水化離子半徑小的被交換吸附能力大。(5)可塑性
膨潤土具有較好的可塑性能，它的可塑性水的百分含量大大高于高嶺石和伊利石，而形變所需要的力則較其他粘土小。膨潤土中的應(yīng)カー應(yīng)變值隨蒙脫石交換陽離子種類不同而變化。(6)穩(wěn)定性
膨潤土具有一定的熱能穩(wěn)定性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。在300°C以上的高溫下仍具有一定的陽離子交換能力和膨脹性能(140°C逸出自由水和吸附水，300°C逸出層間水，500°C失去結(jié)晶水)；基本不溶于水；微溶于強酸、強堿；常溫下不被強氧化劑、強還原劑破壞；不溶于有機溶剤。(7)觸變性
膨潤土具有良好的觸變性，即膠體溶液攪拌時變稀，而靜置后變稠的特性。在有外加攪動時，溶液中的氫健破壞，黏度降低，懸浮液表現(xiàn)為流動性很好的溶膠液，停止外加攪動吋， 就會自行排列成具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠，并不發(fā)生沉降分層和有水離析出來。再施加外力攪動吋，凝膠又能迅速被打破，恢復(fù)原有流動性，膨潤土這種特性在油漆、涂料行業(yè)和鉆井泥漿調(diào)制方面，具有特別重要的意義。(8)粘結(jié)性
粘結(jié)性指膨潤土的膠體懸浮液具有較高的黏度。由于膨潤土親水粒徑小，晶體表面電荷多祥化，顆粒不規(guī)則，當(dāng)膨潤土與水混合后，氫基與水形成氫鍵，通過吸附作用和多種聚附形式對微量有機物作用形成膠束，在聚集、絮凝、凝膠時帶來很大的粘結(jié)性。(9)無毒性膨潤土對人體、畜、植物等無毒害、腐蝕，可作為醫(yī)藥載體、飼料添加剤、土質(zhì)改良劑及化肥等。使用改性膨潤土與絮凝劑同時處理污水，在其協(xié)同作用下，污水C0D&及色度可得到極大改善。Fenton試劑是過氧化氫和亞鐵鹽配制而成的氧化試劑。H2O2在!^2+催化作用下通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生氧化性極強的羥基自由基，是ー種很強的氧化體系。亞鐵鹽在溶液中被過氧化氫氧化為鐵鹽，反應(yīng)如下
權(quán)利要求
1.一種改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水的方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行第一歩以印鈔廢水為原水，調(diào)節(jié)原水PH值為5 7，向原水中加入15 20g/L的改性膨潤土，混合0. 5 Ih;第二步向第一步處理后的混合液中投加5 10g/L的絮凝劑，混合0. 5^1h ；將出水進(jìn)入離心分離設(shè)備進(jìn)行固液分離；第三步調(diào)節(jié)第二步的出水PH至3 4，向其中投加4(T50mL/L的H2O2，投加FeSO4保持 Hi(H2O2) :m(Fe2+)為40:1 ；在紫外光照射下混合反應(yīng)2(T30min后得到出水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水的方法，其特征在于所述改性膨潤土的制作方法為將天然鈉基膨潤土、改性劑和水，按照10:3:125的比例加入到膨潤土制備器中，將其混合均勻后加熱至90°C持續(xù)lh，即制得改性膨潤土。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水的方法，其特征在于改性劑為雙十八烷基酯基季銨鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水的方法，其特征在于絮凝劑為聚合氯化鋁(PAC)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水的方法，其特征在于紫外光波長為360nm。
全文摘要
本發(fā)明屬于難降解廢水處理領(lǐng)域，涉及一種改性膨潤土及光助芬頓法聯(lián)用處理印鈔廢水的方法。具體步驟為首先將廢水中加入改性膨潤土，攪拌混合均勻；第二步在混合液中加入聚合氯化鋁(PAC)，攪拌混合均勻；第三步對廢水進(jìn)行離心，使得膨潤土與廢水可以有效分離；第四步對改性膨潤土處理后的廢水進(jìn)行紫外光照射；第五步在紫外光持續(xù)照射的情況下對廢水投加芬頓試劑，反應(yīng)一定時間后廢水即得到降解。本發(fā)明通過改性膨潤土吸附、混凝沉降、光助芬頓法的處理可以有效的降低廢水中難降解物質(zhì)的含量，降解采用常規(guī)生化方法無法處理的難降解污染物。本發(fā)明處理效果好、應(yīng)用范圍廣、工程投資低、運行費用適中。廣泛應(yīng)用于印染、制藥、焦化、農(nóng)藥等工業(yè)廢水的處理。
文檔編號C02F1/32GK102531237SQ20121001299
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者冉飛, 譙耕, 邢奕, 郭鵬, 阿爾曼, 魯安懷 申請人:北京科技大學(xué)