一種處理含氯苯酚廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理含氯苯酚廢水的方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氯苯酚類(lèi)有機(jī)化合物是土壤和地下水中常見(jiàn)的有機(jī)污染物，主要來(lái)源于煉油、煉焦、造紙，塑料和印染等行業(yè)。同時(shí)，氯苯酚還經(jīng)常作為有機(jī)溶劑廣泛應(yīng)用于木材防腐和生產(chǎn)防銹劑、殺菌劑、殺蟲(chóng)劑、除草劑、油漆和涂料等領(lǐng)域。在氯苯酚的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和應(yīng)用過(guò)程中，部分氯苯酚不可避免地釋放到自然環(huán)境中，引起嚴(yán)重的水體污染，其顯著的毒性和難以降解性對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。氯苯酚類(lèi)有機(jī)物對(duì)生物組織具有較強(qiáng)的變性作用，特別是對(duì)魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)等水生生物的毒性較大，一旦接觸了被污染的水體，會(huì)強(qiáng)烈刺激皮膚和粘膜，并具有腐蝕性。氯苯酚類(lèi)有機(jī)物還可能與血液中的細(xì)胞，功能蛋白等發(fā)生作用，導(dǎo)致肺、肝，腎臟以及神經(jīng)系統(tǒng)損傷。因此，氯苯酚類(lèi)有機(jī)污染物成為較受關(guān)注的一類(lèi)優(yōu)先控制的污染物。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)署規(guī)定的129種和我國(guó)環(huán)保部規(guī)定的68中環(huán)境優(yōu)先控制的污染物名單中都包括了 2-氯苯酚(2-CP)，4_氯苯酚(4-CP)和2，4- 二氯苯酚(2，4-DCP)等氯苯酚類(lèi)物質(zhì)。一般而言，氯苯酚類(lèi)有機(jī)物的毒性隨著氯代程度的增加而增加。氯代程度越高，氯苯酚類(lèi)有機(jī)物的親脂性(親油性)越大，被生物體攝取的可能性越大，毒性也越大。由于分解和生物降解性都很低，環(huán)境中殘留的氯苯酚類(lèi)有機(jī)物能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，在氧氣充足的水體中半衰期可達(dá)到幾個(gè)月，在土壤及沉淀物里可以達(dá)到幾年甚至十幾年。因此，含氯苯酚的工業(yè)廢水在排放進(jìn)入城市污水處理廠和回收水體之前，必須把氯苯酚類(lèi)有機(jī)物從水體中去除。4-CP和2，4-DCP是典型的氯苯酚類(lèi)有機(jī)物污染物。
[0003]在凈化處理氯苯酚類(lèi)有機(jī)污染物時(shí)，主要的處理方法有吸附法、化學(xué)氧化法、混凝法、萃取法、光化學(xué)氧化法，氫解技術(shù)等。在這些方法中，處理含氯苯酚廢水的技術(shù)普遍存在去除效率低，成本高和處理周期過(guò)長(zhǎng)等技術(shù)問(wèn)題。而吸附法被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、最有效、操作最簡(jiǎn)便，最適合工業(yè)流程操作的方法。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，多年來(lái)人們一直致力于發(fā)展各種高效、廉價(jià)的水處理吸附劑。同時(shí)，含氯苯酚廢水的實(shí)際工藝參數(shù)很少有系統(tǒng)性的研宄。因此，研宄一種能夠用于含氯苯酚廢水處理、工藝參數(shù)完備的技術(shù)方法具有重要的實(shí)際意義。表面活性劑改性的蒙脫土總是被用于有機(jī)鉆井泥漿中并加強(qiáng)原油的開(kāi)采效率，但是，表面活性劑改性的蒙脫土從來(lái)都沒(méi)有被作為有機(jī)污染物的吸附劑，應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有氯苯酚廢水處理存在的缺點(diǎn)和不足，提供了一種高效率、經(jīng)濟(jì)的處理含氯苯酚廢水的方法。
[0005]本發(fā)明處理含氯苯酚廢水的方法，包括以下步驟:
[0006](I)處理劑的制備:
[0007]①按照Ig:4mL的比例將蒙脫土(Mt)分散在水與乙醇體積比1:1的混合溶液中，以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌25-35分鐘，成為蒙脫土分散體系；
[0008]②按照0.25g:1mL的比例將十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)溶解于蒸餾水中；以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌25-35分鐘，制成第一種陽(yáng)離子表面活性劑溶液；或者按照0.31g:lmL的比例將十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶解于蒸餾水中，以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌25-35分鐘，制成第二種陽(yáng)離子表面活性劑溶液；
[0009]③按照1.0陽(yáng)離子交換容量(CEC)把步驟②中的第一種或第二種陽(yáng)離子表面活性劑溶液加入到步驟①中的蒙脫土分散體系中；在50-60°C的溫度下，以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速持續(xù)攪拌4-6小時(shí)，制成混合體系；
[0010]④對(duì)混合體系反復(fù)用蒸餾水清洗并離心，將多余的陽(yáng)離子表面活性劑(DTAB或CTAB)洗去，直到混合體系的上層清液中無(wú)溴離子存在(通過(guò)AgNO3檢測(cè)法檢測(cè))，然后在65°C下對(duì)混合體系干燥12小時(shí)，制成處理劑1.0CEC-DTAB-Mt或者1.0CEC-CTAB-Mt ；
[0011 ] (2)對(duì)廢水進(jìn)行水質(zhì)測(cè)試，測(cè)試指標(biāo)為pH值、含4-CP和2，4-DCP的濃度，若pH值不在3-12之間，則用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值為3-12，然后根據(jù)含4-CP和2，4-DCP的濃度向廢水中按照1.0g/L-8.0g/L的投加量加入步驟(I)制備的處理劑；
[0012]采用紫外-分光光度法，在279nm和286nm波長(zhǎng)處分別測(cè)定4-CP和2，4-DCP的濃度；當(dāng)PH值大于8時(shí)，在297nm和305nm處測(cè)定4-CP和2，4-DCP的濃度，因?yàn)楫?dāng)pH值大于8時(shí)，4-CP和2，4-DCP的最大吸收波長(zhǎng)會(huì)滑動(dòng)至297nm和305nm。
[0013]pH調(diào)節(jié)劑為鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氨水中的一種。
[0014](3)處理劑投加時(shí)對(duì)含氯苯酚廢水進(jìn)行攪拌，攪拌速度100-150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為5分鐘-6小時(shí)，然后離心沉降10-15分鐘；
[0015](4)過(guò)濾收集步驟(3)離心沉降后的沉淀物；對(duì)處理后的廢水進(jìn)行殘余4-CP和2，4-DCP濃度的測(cè)定，達(dá)標(biāo)后排放，否則調(diào)整處理劑投加量直至達(dá)標(biāo)。
[0016]步驟(2)中向廢水中投加量處理劑時(shí)廢水的溫度為293K-313K。降低溫度有助于4-CP和2，4-DCP的去除。
[0017]對(duì)于含氯苯酚廢水，攪拌是一個(gè)重要的影響因素。選擇一個(gè)合適的攪拌速度，既有利于藥劑的混合均勻，絮體的形成，又能增加粘土顆粒與有機(jī)污染物之間碰撞幾率，有利于處理劑對(duì)污染物的吸附。吸附時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響出水中的污染物含量，較短的時(shí)間不足以去除污染物，但吸附時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工藝流程和設(shè)施難以接受。其次，水體的pH值、溫度也是影響水中污染物去除的重要因素之一。
[0018]本發(fā)明采用十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為表面改性劑，對(duì)蒙脫土(Mt)顆粒表面進(jìn)行疏水改性。經(jīng)過(guò)改性后，Mt顆粒表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，增?qiáng)了處理劑對(duì)水體中氯苯酚類(lèi)有機(jī)物的疏水作用，并且增強(qiáng)了氯苯酚類(lèi)有機(jī)物在改性的Mt上的分配作用，從而大大提高了處理劑對(duì)4-CP和2，4-DCP的吸附能力。
[0019]本發(fā)明采用礦藏資源豐富，價(jià)格低廉的Mt和陽(yáng)離子表面活性劑DTAB和CTAB制備了兩種處理劑，而且所需處理?xiàng)l件簡(jiǎn)單，對(duì)不同水力條件都有很好的適應(yīng)性。對(duì)于含氯苯酚廢水的處理去除效率高，減少了對(duì)天然水體和地下水的污染。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是實(shí)施例1中4-CP和2，4-DCP去除率隨pH值變化的示意圖。
[0021]圖2是實(shí)施例1中兩種處理劑1.0CEC-DTAB-Mt和1.0CEC-CTAB-Mt的Zeta電勢(shì)隨pH值變化的示意圖。
[0022]圖3是實(shí)施例1中兩種處理劑1.0CEC-DTAB-Mt和1.0CEC-CTAB-Mt分別與4-CP和2，4-DCP經(jīng)吸附過(guò)程后形成的沉淀復(fù)合物的掃描透射電鏡照片。其中，(a)是1.0CEC-DTAB-Mt-4-CP，(b)是1.0CEC-DTAB-Mt-2，4-DCP，(c)是1.0CEC-CTAB-Mt-4-CP，(d)是 1.0CEC-CTAB-Mt-2, 4-DCP。
[0023]圖4是實(shí)施例2中4-CP和2，4-DCP的去除率隨兩種處理劑投加量變化的示意圖。
[0024]圖5是實(shí)施例3中4-CP和2，4-DCP的去除率隨接觸時(shí)間變化的示意圖。
[0025]圖6是實(shí)施例4中4-CP在1.0CEC-DTAB-Mt和1.0CEC-CTAB-Mt上吸附后去除率隨溫度變化的示意圖。
[0026]圖7 是實(shí)施例 4 中 2，4-DCP 在 1.0CEC-DTAB-Mt 和 1.0CEC-CTAB-Mt 上吸附后去除率隨溫度變化的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明首先按以下過(guò)程制備兩種處理劑:
[0028]①按照Ig:4mL的比例將蒙脫土(Mt)分散在水與乙醇體積比1:1的混合溶液中，在磁力攪拌器上以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌25-35分鐘，成為蒙脫土分散體系；
[0029]②按照0.25g:1mL的比例將十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)溶解于蒸餾水中；在磁力攪拌器上以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌25-35分鐘，制成第一種陽(yáng)離子表面活性劑溶液；
[0030]③按照1.0陽(yáng)離子交換容量(CEC)把步驟②中的陽(yáng)離子表面活性劑溶液加入到步驟①中的蒙脫土分散體系中；在50-60°C的溫度下，以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速持續(xù)攪拌4-6小時(shí)，制成混合體系；
[0031]④對(duì)混合體系反復(fù)用蒸餾水清洗并離心，將多余的陽(yáng)離子表面活性劑(DTAB)洗去，直到混合體系的上層清液中無(wú)溴離子存在(AgNO3檢測(cè)法)，然后在65°C下對(duì)混合體系干燥12小時(shí)，制成第一種處理劑1.0CEC-DTAB-Mt ；
[0032]⑤按照0.31g:lmL的比例將十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶解于蒸餾水中，以100-150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌25-35分鐘，制