双改性膨润土在含油废水处理中的实验研究
作者：华垚膨润土来源： http://www.ccpengruntu.com/时间：2020-08-20 08:24:52
膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土，具有较大的比表面积与离子交换容量，且无毒、无刺激性，价格低廉，可以大规模运用于吸附处理。但天然膨润土有着“亲水疏油”的特点，较难吸附乳化油。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对膨润土进行改性，使之吸附浓度为225mg/L的含油废水，去除率可达97%的。使用硫酸改性膨润土，对于浓度128mg/L的含油废水，改性膨润土用量为4g/300mL时，油的去除率为90.02%。但是目前对于乳化油的吸附研究较少，大多数只是将油和水混合在一起进行研究，而实际处理过程中经过隔油混凝处理后，含油废水主要以乳化油的形式存在。乳化油是因水中含有表面活性剂使油珠形成稳定的乳化液，难以被吸附去除。本实验在机油中加入洗洁精（乳化剂），使之形成乳化废水，模拟实际铁路含油废水。聚丙烯酰胺(PAM)是国内使用广泛的非离子型高分子絮凝剂，通过改性可以增大蒙脱石的层间距。四甲基溴化铵(TMAB)是一种短链季铵盐改性剂，短碳链季铵盐阳可以增大膨润土硅氧烷的吸附表面，从而增强对油的吸附性。因此本实验选用PAM和TMAB对膨润土进行改性，两者价格低廉，适合大规模应用。
对钠基膨润土和不同改性膨润土进行电镜扫描，结果是钠基膨润土和改性膨润土都出现出不规则片状结构，这是膨润土的典型结构，代表着膨润土的基本结构未发生很大的改变。对比发现，钠基膨润土表面结构不规则，改性膨润土表面多出一些小的碎层块，可能是由于改性剂破坏了一部分膨润土的表面结构所致，其中双改性膨润土呈云片状，边部有浑圆花边。
膨润土的主要成分是蒙脱石，其层间距随着吸附水分子量、层间阳离子种类和含量变化而不同。对钠基膨润土和改性膨润土进行XRD分析，结果是这几种膨润土的特征峰大致相同，但是未改性膨润土的特征峰衍射角在6.4°，而改性膨润土的特征峰往小角偏移，例如0.05% CPAM + 1.0g TMAB改性的膨润土的特征峰衍射角为5.8°，这说明改性后膨润土的层间距增大。
钠基膨润土和改性膨润土的FT-IR谱图可以看出，几种膨润土的FT-IR谱图的峰形基本相似，说明膨润土的主要形态未发生改变，但是又存在细微差别。3720cm-1和3522～3310cm-1附近的伸缩振动峰分别是羟基（—OH）和层间水分子的伸缩振动峰；1640cm-1附近的羟基峰是膨润土结晶水的表现；1034cm-1和460cm-1附近的吸收峰代表Si-O-Si伸缩振动峰；793cm-1附近的吸收峰属于Mg-OH的伸缩振动。这些都是膨润土本身所具备的特征峰，说明改性并没有破坏膨润土本身的结构。而双改性之后，在2850cm-1和2920cm-1附近出现C-H伸缩振动特征吸收峰，在1489cm-1处出现C-H变形振动特征峰，这代表季按盐阳离子进入了蒙脱石间结构中。
采用CPAM和TMAB对钠基膨润土进行了改性，得到改性膨润土。以其为吸附剂进行吸附实验，结果表明，当搅拌时间为3h，转速为200r/min时，采用7.5g/L双改性膨润土（改性剂选择0.5g TMAB和浓度为0.05%的CPAM）对铁路模拟含油废水进行处理，除油率可达85.7%。由于成本低，改性工艺可行，吸附性能达标，因此该双改性膨润土在铁路含油废水的处理中具有应用潜力。
