申請日2015.10.16

　　公開(公告)日2015.12.16

　　IPC分類號B01J20/14; C02F1/28; B01J20/30; B01J20/28

　　摘要

　　本發明涉及一種處理工業廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法。本發明的技術方案是，首先對選礦提純和煅燒后的硅藻精土用有機季銨鹽進行改性，然后將改性硅藻精土與凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣按質量百分比60%～75%：5%～35%：5%～35%進行均勻混合，制取改性復合硅藻土吸附劑。該改性復合硅藻土吸附劑中的季銨鹽改性硅藻土、凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣三種多孔礦物材料可以發揮各自的長處，協同配合，選擇性吸附不同種類和分子大小不同的有機和無機污染物，適用于處理污染物成分復雜和濃度較高的工業廢水。

　　權利要求書

　　1.一種處理工業廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法，其特征是，所述的改性復合硅藻土吸附劑由季銨鹽改性硅藻精土、凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣組成，其質量百分比為：季銨鹽改性硅藻精土：凹凸棒土：蛇紋石脫鎂硅渣為60%～75%：5%～35%：5%～35%。

　　2.根據權利要求1所述的一種處理工業廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法，其特征是，其制備工藝步驟為：

　　(1)將硅藻精土在450℃下煅燒后加水攪拌制成煅燒硅藻精土質量濃度為20%～30%的漿料，在煅燒硅藻精土漿料中加入有機季銨鹽進行改性，有機季銨鹽用量為煅燒硅藻精土質量的0.5%～3.0%，在溫度為50～90℃下改性1～3h，產物過濾、洗滌和在100～200℃溫度下干燥，制得季銨鹽改性硅藻精土;

　　(2)將步驟(1)制取的改性硅藻精土與凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣按質量百分比60%～75%：5%～35%：5%～35%進行均勻混合，制取改性復合硅藻土吸附劑。

　　3.根據權利要求1和2所述的一種處理工業廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法，其特征是，所述的有機季銨鹽為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。

　　說明書

　　一種處理工業廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法

　　技術領域

　　本發明涉及一種處理工業廢水的改性復合硅藻土吸附劑及制備方法，屬于非金屬礦物材料與應用及工業廢水處理技術領域。

　　背景技術

　　制藥、化工、采油等工業廢水含有大量的有機、無機成分，不經處理的這些工業廢水直接排放到江河湖泊，不僅對水環境和土壤造成嚴重污染，而且危害人類健康和經濟社會的可持續發展。其中的制藥工業廢水中有毒有害的有機和無機污染物含量極高，對人類生存環境和健康的危害尤為嚴重。

　　制藥工業廢水主要是指制造抗生素、抗菌素、抗血清等制藥廠排出的廢水。這一類廢水的污染物成分復雜，廢水中含有大量酸、堿、鹽和多種有機物，常帶有顏色和異味;廢水的污染物成分和含量隨所生產藥品的種類而不同，一般均含有苯酚、氟、氰、汞化合物等有毒物質以及高濃度的BOD、COD、SS及膠體物質。

　　油田采油廢水是石油采收過程中產生的有機廢水，這類廢水含有大量的小分子和大分子有機物，COD較高。隨著石油工業的迅速發展和聚合物驅油與三元復合驅油工藝的應用，這類廢水的排放量越來越大，不經處理直接外排不僅帶來嚴重的環境負擔，而且導致油田用水日趨緊張。

　　目前處理上述工業廢水的方法有化學法、物理法、生物法及物理化學法等。化學法主要有化學氧化法、離子交換和電解法;物理法主要吸附法和混凝、過濾法;物理化學法主要有絮凝沉淀法。

　　吸附法是處理工業廢水的主要方法之一，吸附劑是吸附法的核心。目前處理制藥工業廢水和油田采油廢水的吸附劑主要是活性炭。活性炭是一種優良的吸附劑，但是由于生產原料的限制和價格昂貴以及生產過程環境負荷重，生產成本高，推廣應用受到限制。

　　硅藻土是一種古代硅藻生物遺骸經長期地質作用形成的硅質沉積巖，其結構特點為納米孔隙呈有規律分布的圓盤、圓篩、圓環、圓柱等硅藻結構，平均孔徑10～30nm，孔體積0.1ml/g左右，孔隙率大于80%。其主要化學成分為非晶質SiO2，化學穩定性好;比表面積較大，具有良好的吸附性;本身對環境友好。而且硅藻土資源較豐富，開采和加工成本較低。經過加工處理后的硅藻土已經在城市污水、重金屬離子廢水、印染廢水等的處理中得到應用。但對于高濃度且成分復雜的制藥和油田采油等工業廢水，未經改性的單一硅藻土吸附劑處理效果有限或欠佳。

　　本發明針對成分復雜且濃度較高的工業廢水，特別是制藥工業廢水和油田采油廢水處理技術現狀以及硅藻土水處理劑應用現狀，提出一種用于制藥工業和油田采油廢水處理的改性復合硅藻土吸附劑及其制備方法。

　　發明內容

　　鑒于制藥工業廢水和油田采油廢水中污染物成分復雜，既含有不溶于水的大分子和烴類有機物，又含有溶于水的小分子有機物和有機表面活性劑，制藥廢水中還有無機鹽及重金屬離子，本發明提出一種改性硅藻土與凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣復合的吸附劑技術方案，以有效處理此類廢水。

　　本發明提出的用于成分復雜廢水處理的改性復合硅藻土吸附劑的技術方案是，首先對選礦提純和煅燒后的硅藻精土用有機季銨鹽進行改性，然后將季銨鹽改性硅藻精土與凹凸棒土和蛇紋石脫鎂硅渣按質量百分比60%～75%：5%～35%：5%～35%進行均勻混合。

　　所述的硅藻精土用季銨鹽進行改性，其特征是其工藝步驟為：

　　(1)將硅藻精土在450℃下煅燒1.5h，目的是去除硅藻顆粒孔道內的毛細水和有機質，疏通孔道，增加孔體積和比表面積;

　　(2)將步驟(1)煅燒產物加水攪拌制成煅燒硅藻精土質量濃度為20%～30%的硅藻精土漿料;

　　(3)在步驟(2)所述硅藻精土漿料中加入有機季銨鹽進行改性，有機季銨鹽用量為煅燒硅藻精土質量的0.5%～3.0%，改性溫度為50～90℃，改性時間1～3h;

　　(4)將步驟(3)改性產物過濾、洗滌和在100～200℃溫度下干燥，制得季銨鹽改性硅藻精土。

　　上述步驟(3)中所述的硅藻精土用季銨鹽進行改性，其特征是有機季銨鹽為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。

　　用季銨鹽改性后的硅藻精土，一方面顆粒表面和孔道由親水性變成了一定程度的疏水性，改善和提高了與廢水中有機物的相容性，另一方面表/界面電性得到調整和優化，增強了吸附有機污染物的能力。

　　凹凸棒土是一種鏈層狀結構的富鎂硅酸鹽黏土礦物，晶體結構是兩層硅氧四面體層夾一層鎂(鋁)氧八面體。其結構特點是在四面體條帶間形成與鏈平行的孔洞，孔洞的平均孔徑為0.5～0.7nm。凹凸棒石的比表面積約為50～400m2/g，孔體積0.07ml/g左右，對于有機小分子具有較強的吸附性能。由于凹凸棒土的比表面積較大，且具有一定的離子交換功能，對有機小分子污染物吸附能力較強，還能除去廢水中的無機鹽和水溶性有機物，與改性硅藻土復配處理成分復雜工業廢水時，彌補孔徑較大和沒有離子交換能力的硅藻土吸附劑的不足。

　　蛇紋石脫鎂硅渣是蛇紋石分離提取氧化鎂組分后的多孔硅質材料，其主要成分為非晶質SiO2，平均孔徑約1～5nm，孔體積0.25ml/g左右、比表面積100～200m2/g，其比表面積較硅藻土大，但孔徑較硅藻土小，對部分重金屬離子和可溶性和小分子有機物有較強的吸附能力，在處理污染物成分復雜的工業廢水時，可以彌補單一硅藻土的不足。

　　上述季銨鹽改性硅藻土、凹凸棒土、蛇紋石脫鎂硅渣三種多孔礦物材料孔徑分布從幾個埃到數十個納米，平均孔徑范圍從0.5nm到20nm，且表面電性和離子交換性能也各不相同，根據廢水的污染物成分進行復配后可以發揮各自的長處，協同配合，選擇性吸附不同種類和分子大小不同的有機和無機污染物，對成分復雜和濃度較高的制藥工業廢水和油田采油廢水中整體污染物的吸附能力強，處理效果好。