PDMDAAC 改性膨潤土處理含油廢水的實(shí)驗(yàn)研究

丁佳 高鶴 李可心

（沈陽化工大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院 遼寧沈陽 110142）

船舶油類意外泄露事故、石油化工企業(yè)的排污等人類活動，已嚴(yán)重污染了海洋、湖泊、河流以及地下水等自然水體。油類污染是水體環(huán)境主要的污染源之一[1]，含油污水治理成為當(dāng)今環(huán)境工作者研究的熱點(diǎn)問題。含油廢水的常規(guī)處理方法有浮選法[2]、絮凝法[3]、電化學(xué)法、膜分離法和生物法。膨潤土是一種廉價(jià)無毒，性能優(yōu)異的吸附劑，在污染處理方面有很廣的應(yīng)用，但天然膨潤土表面存在水膜，有著“親水疏油”的特點(diǎn)，對石油類污染物吸附效果較差。用含有氨基的有機(jī)物作為改性劑來改性膨潤土，能使其具有“親油疏水”的良好性能。通過改性，可增大膨潤土分子的比表面積、擴(kuò)大層間距、增加陽離子交換容積和改變表面性質(zhì)等，顯著增加其吸附性能，在含有染料、重金屬、含酚廢水及含汞廢水等廢水的處理中得到廣泛研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料膨潤土

取自遼寧黑山縣萬程膨潤土有限責(zé)任公司的鈉基膨潤土。其化學(xué)組成及原土的基本性能：含油模擬廢水：將足夠量的1#柴油與水混合，充分震蕩，靜置24 h后，棄去上層浮油，制成穩(wěn)定的含油廢水，濃度為500mg/L。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 處理工藝

移取一定體積的廢水溶液，調(diào)節(jié)pH，加入一定量改性膨潤土，在一定的攪拌速度下，攪拌一定時(shí)間，靜止30min，取上清液測定其中油的剩余量，并計(jì)算改性膨潤土對溶液中油的去除率η(%)，比較其去除效果：

式中：η——去除率；

C0——處理前溶液中油的濃度（mg/L）

C——處理后溶液中油的濃度（mg/L）

3 結(jié)果與討論

3.1 膨潤土制備條件的確定

PDMDAAC改性膨潤土最佳制備條件為改性劑投加量為6g，鈉基膨潤土投加量為12g，攪拌時(shí)間為 40min，攪拌溫度為50℃。

3.2 改性膨潤土處理工藝的單因素實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過攪拌，促進(jìn)改性膨潤土吸附廢水中的油，若攪拌時(shí)間過短，吸附未完全，油的去除效果較差，若攪拌時(shí)間過長，加劇解吸過程，使油分子再次進(jìn)入水中，影響去除效果。

攪拌是為了使廢水與改性膨潤土充分接觸，吸附廢水中的油。攪拌速度較小，則不能使廢水與改性土充分混凝，吸附效果不明顯；逐漸增大攪拌速度油的去除率逐漸增大，直至攪拌速度增大到450 r/min，去除率最大；此后再增大攪拌速度，使原本已經(jīng)吸附在改性膨潤土表面的油發(fā)生脫附，又重新回到廢水中，最終導(dǎo)致油的去除率的逐漸下降。

3.3 小結(jié)

由正交試驗(yàn)結(jié)可以做出以下判斷：最優(yōu)條件為投土量為2 g，攪拌時(shí)間為15min，攪拌速度為450r/min，pH為7，最優(yōu)組合為A1B1C2D2在此條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，含油廢水處理效果最好。

對上述的正交試驗(yàn)中所得的最佳結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，確定投加量為2 g，攪拌時(shí)間為15min，攪拌速度為 450 r/min，pH為7，處理模擬含油廢水，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過程去除效果保持穩(wěn)定，處理效果較好，平均去除率為90.154%。通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，表明PDMDAAC改性膨潤土處理模擬含油廢水效果較好。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通PDMDAAC對鈉基膨潤土進(jìn)行改性，制備改性膨潤土，大大提高了膨潤土的吸附性能，將改性膨潤土應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室配制的含油廢水的處理，以油的去除率為指標(biāo)，確定了PDMDAAC改性膨潤土處理含油廢水最佳制備條件；考察投加量、攪拌時(shí)間、攪拌速度、pH等單因素對含油廢水中油的去除效果的影響，確定了工藝條件最佳處理工藝條件；通過動力學(xué)、熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究了PDMDAAC改性膨潤土處理模擬含油廢水的吸附過程。得出以下結(jié)論：

4.1 實(shí)驗(yàn)PDMDAAC改性膨潤土的最佳制備條件為：

*改性劑的投加量為6 g/100mL

*鈉基膨潤土投加量為12g/100mL

*改性時(shí)間為40min

*制土溫度為50℃

4.2 采用單因素實(shí)驗(yàn)得出，PDMDAAC改性膨潤土吸附油的最佳工藝條件為：

*投土量為2.5g/100mL

*攪拌時(shí)間為20min

*攪拌速度為450r/min

*pH為7

4.3 采用正交試驗(yàn)得出多因素共同作用下的最佳工藝條件為：

*投土量為2g/100mL

*攪拌時(shí)間為15min

*攪拌速度為450r/min

*pH為7

*各影響因素影響的大小：攪拌時(shí)間>pH>投土量>攪拌速度

5 適用范圍及應(yīng)用分析

5.1 適用范圍

生活污水，工業(yè)廢水，和其他含油度較高的廢水。

5.2 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

新型改性劑PDMDAAC改性的膨潤土具有對環(huán)境無污染、操作簡單、易處理、經(jīng)濟(jì)成本低等特點(diǎn)，可有效去除含油廢水中的油。由于實(shí)驗(yàn)室配制的模擬柴油廢水，廢水中成分較簡單，與實(shí)際含油廢水差別較大。實(shí)際廢水由于來源不同，成分復(fù)雜，因此處理污水的條件的研究需具體問題具體分析。相信在以后的研究中，這種新型的改性膨潤土定將在環(huán)境治理方面有更大程度上的運(yùn)用和發(fā)展。

[1]蔡成翔，焦淑菲，尹艷鎮(zhèn).我國近岸海域石油污染現(xiàn)狀及其防治措施[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2012,41（8）：14-17.

[2]邵紅,劉相龍,王大衛(wèi),徐微雪.殼聚糖和PDMDAAC改性膨潤土用于處理含油廢水的研究.

[3]姚樂.改性膨潤土吸附處理含砷廢水實(shí)驗(yàn)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2010,16:4093-4095,4104.