申请日2011.07.26
公开(公告)日2011.12.14
IPC分类号C02F1/28; B01J20/22
摘要
本发明公开一种水处理材料复合改性矿化垃圾的制备方法，先将干燥、粉碎过40~100目筛的矿化垃圾投加到阳离子表面活性剂溶液中，每克矿化垃圾中加入阳离子表面活性剂的量为0.3~0.4mmol，然后在50-70℃水浴中搅拌1-2小时，配置成悬浊液;将0.2mol/L的FeCl3溶液加入到悬浊液中，每克矿化垃圾加入0.3-2mmol的FeCl3，搅拌5分钟后得到悬浮液;在50-70℃水浴搅拌条件下，把0.3mol/L的NaOH或Na2CO3溶液滴加到悬浮液中，直到OH-/Fe3+=1.5-2.5，将产物室温老化10小时以上;最后多次洗涤过滤，在60-90℃下烘干、研磨、过100目筛，制得复合改性矿化垃圾;在矿化垃圾表面形成有机(表面活性剂)和无机(羟基铁)改性基团，所制得的复合改性矿化垃圾能够同时对磷酸根和有机物污染物进行吸附去除。
权利要求书
1.一种水处理材料复合改性矿化垃圾的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：
1) 将干燥、粉碎过40~100目筛的矿化垃圾投加到阳离子表面活性剂溶液中，每克矿化垃圾中加入阳离子表面活性剂的量为0.3~0.4 mmol，然后在50-70℃水浴中搅拌1-2小时，配置成悬浊液;
2) 将0.2mol/L的FeCl3溶液加入到步骤1)的悬浊液中，每克矿化垃圾加入0.3-2 mmol的 FeCl3，搅拌5分钟后得到悬浮液;
3) 在50-70℃水浴搅拌条件下，把0.3mol/L的NaOH或Na2CO3溶液滴加到步骤2)所得的悬浮液中，直到OH-/Fe3+=1.5-2.5，将产物室温老化10小时以上;
4) 多次洗涤过滤，在60-90℃下烘干、研磨、过100目筛，制得复合改性矿化垃圾。
2.根据权利要求l所述的一种水处理材料复合改性矿化垃圾的制备方法，其特征是：步骤1)所述阳离子表面活性剂是中长链型的烷基碳数在8或8以上的烷基铵盐。
说明书
一种水处理材料复合改性矿化垃圾的制备方法
技术领域
本发明涉及环境污染控制新材料及污水处理领域，尤其涉及一种利用矿化垃圾制备水处理材料的方法。
背景技术
目前我国工业和城市生活废水一般是混合后集中处理，导致污水中同时含有大量的有机污染物、磷酸盐和各种其它污染物，污水处理工艺复杂且效率不高。常规的污水处理工艺一般利用生物和化学相结合的方法除磷，但除磷效果不够好，难以去除低浓度的磷酸根。研究表明，当湖泊中磷酸根的浓度达到0.03 mg/L就可以引起富营养化。而吸附法是去除低浓度磷酸根的有效方法，其中最为关键的是开发高效吸附剂。污水中难降解有机污染物一般是通过混凝沉淀、化学氧化等工艺去除。混凝沉淀对溶解性的难降解有机污染物去除效果较差;化学氧化对难降解有机物具有选择性，且处理成本高，不适合处理量大面广的城镇污水。
矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾。与一般土壤相比，矿化垃圾具有容重较小、孔隙率高、有机质含量高、阳离子交换容量大、吸附和交换能力强的特点，是一种比较理想的吸附剂。《环境科学学报》，2007，27(2)：247-251，记载了矿化垃圾对酚类物质有一定的吸附效果，是分配作用和化学反应共同作用的结果。但对苯酚的吸附量较小，在苯酚浓度为45 mg/L 情况下，其最佳吸附容量为0.46 mg/g，仅为活性炭吸附容量的1/3，如采用矿化垃圾吸附处理苯酚废水，矿化垃圾用量较大，运输成本增加，更换操作频繁且复杂，增加了处理成本，限制了其广泛使用。通过利用表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)改性矿化垃圾，吸附量可以达到1.2 mg/g，是未改性的矿化垃圾的三倍左右，接近活性炭的吸附效果，吸附效果较好。但由于我国面临要处理的水质均比较复杂，富含有机物质和磷酸盐，单一的水处理剂难以满足目前的应用要求。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种水处理材料复合改性矿化垃圾的制备方法，所制备的复合改性矿化垃圾能同时对污水中的磷酸根和有机物质进行吸附去除。
本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤：
1) 将干燥、粉碎过40~100目筛的矿化垃圾投加到阳离子表面活性剂溶液中，每克矿化垃圾中加入阳离子表面活性剂的量为0.3~0.4 mmol，然后在50-70℃水浴中搅拌1-2小时，配置成悬浊液;
2) 将0.2mol/L的FeCl3溶液加入到步骤1)的悬浊液中，每克矿化垃圾加入0.3-2 mmol的 FeCl3，搅拌5分钟后得到悬浮液;
3) 在50-70℃水浴搅拌条件下，把0.3mol/L的NaOH或Na2CO3溶液滴加到步骤2)所得的悬浮液中，直到OH-/Fe3+=1.5-2.5，将产物室温老化10小时以上;
4) 多次洗涤过滤，在60-90℃下烘干、研磨、过100目筛，制得复合改性矿化垃圾。
本发明所采用的矿化垃圾原料具有较大的比表面积，在其大的表面上结合上有机(表面活性剂)和无机(羟基铁)改性基团后，表面活性剂会形成胶束，类似于有机分配相，会大大促进对有机物的吸附;另外通过氯化铁的加入并经过一系列反应，形成羟基铁结合在矿化垃圾表面，通过和羟基铁所带羟基交换作用，可以大大提高对磷酸根的吸附能力;因此，所制得的复合改性矿化垃圾其能够同时对磷酸根和有机物进行吸附去除。
具体实施方式
先将干燥、粉碎过40~100目筛的矿化垃圾投加到阳离子表面活性剂溶液中，阳离子表面活性剂是中长链型的烷基碳数在8或8以上的烷基铵盐，如溴化十六烷基三甲基铵、溴化八烷基三甲基铵等，但不限于此。每克矿化垃圾中加入阳离子表面活性剂的量为0.3~0.4 mmol，然后在50-70℃水浴中搅拌1-2小时，配置成悬浊液。再将0.2mol/L的FeCl3溶液加入到该悬浊液中，FeCl3 的用量为每克矿化垃圾加入0.3-2 mmol FeCl3，搅拌5分钟后得到悬浮液。接着，在50-70℃水浴搅拌条件下，把0.3mol/L的NaOH或Na2CO3溶液滴加到所得的悬浮液中，直到OH-/Fe3+=1.5-2.5，将产物室温老化10小时以上。最后，将经室温老化10小时以上的产物多次洗涤过滤，在60-90℃下烘干、研磨、过100目筛，制得复合改性矿化垃圾。
以下进一步提供本发明的3个实施例：
实施例1
将干燥、粉碎过100目筛的矿化垃圾投加到阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵溶液中，阳离子表面活性剂的量为0.3 mmol/g矿化垃圾，然后在50℃水浴中搅拌1 小时，制成悬浊液;将0.2 mol/L的FeCl3溶液加入到上述悬浊液中，FeCl3的用量为每克矿化垃圾加入0.3 mmol FeCl3，搅拌5分钟后得到悬浮液;在50 ℃水浴搅拌条件下，再滴加0.3 mol/L的Na2CO3溶液至悬浮液中，直到OH-/Fe3+=1.5为止 ，将产物室温老化10小时以上，然后经多次洗涤过滤后，在60℃下烘干，研磨，过100目筛，制得复合改性矿化垃圾。
将制得的改性矿化垃圾用于处理同时含有磷酸根和苯酚的废水处理，对两种污染物的去除率分别为89.2%和78.3%。
实施例2
将干燥、粉碎过100目筛的矿化垃圾投加到阳离子表面活性剂溴化十二烷基三甲基铵溶液中，阳离子表面活性剂的量为0.4 mmol/g矿化垃圾，然后在70℃水浴中搅拌2小时，制成悬浊液;将0.2 mol/L的FeCl3溶液加入到上述悬浊液中，FeCl3的用量为每克矿化垃圾加入2 mmol FeCl3，搅拌5分钟后得到悬浮液;再在70℃水浴搅拌条件下，滴加0.3 mol/L的NaOH溶液到悬浮液中，直到OH-/Fe3+=2.5即可，将产物室温老化10小时以上;经多次洗涤过滤后，在90℃下烘干，研磨，过100目筛，制得复合改性矿化垃圾。
将制得的改性矿化垃圾用于处理同时含有磷酸根和2-萘酚的废水处理，对两种污染物的去除率分别为91.3%和92.3%。
实施例3
将干燥、粉碎过60目筛的矿化垃圾投加到阳离子表面活性剂溴化八烷基三甲基铵溶液中，阳离子表面活性剂的量为0.3 mmol/g矿化垃圾，然后在60℃水浴中搅拌1.5小时，制成悬浊液;将0.2 mol/L的FeCl3溶液加入到上述悬浊液中，每克矿化垃圾加入1 mmol的 FeCl3，搅拌5分钟后得到悬浮液;在60℃水浴搅拌条件下，再滴加0.3 mol/L的Na2CO3溶液到悬浮液中，直到OH-/Fe3+=2即可，产物室温老化10小时以上;经多次洗涤过滤后，在70℃下烘干，研磨，过100目筛，制得复合改性矿化垃圾。
将制得的改性矿化垃圾用于处理同时含有磷酸根和菲的废水处理，对两种污染物的去除率分别为93.8%和98.5%。
