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1、 论文题目：改性膨润土处理含对二甲苯废水的实验研究专 业：环境工程本 科 生： 签名）指导老师： 摘要简述了膨润土的结构和基本性质，介绍了几种膨润土的改性方法。通过实验研究了膨润土改性的条件，考察了膨润土对废水中对二甲苯的吸附性能，确定80为最佳钠化温度，钠化时间以3h为宜。改性膨润土对含对二甲苯废水的处理效率为87%。实验结果表明钠化改性后的膨润土，对对二甲苯的吸附容量大大提高。关键词：膨润土 废水 对二甲苯 改性题目类型：应用型Subject : Modified bentonite processing contains the xylene waste water theexperim
2、ental studySpecialty : Environmental EngineeringName : Yudi Ma(Signature)_Instructor : Zhong Zheng (Signature)_ABSTRACTHas summarized the bentonite structure and the basic nature，Introduced several bentonite modified method. Inspected the bentonite through the experiment to the waste water inthe xyl
3、ene adsorption performance. Has studied the bentonite modified condition, Determines 80 for the best sodium temperature, The sodium time take 3h as suitable.The experimental result after indicated the sodium modification thebentonite and the raw soil compare, Greatly enhances to the xylene adsorptio
4、n capacity.Key words : Bentonite Waste water Xylene ModificationThesis : Application type1.绪论1.1选题背景膨润土是一种天然含水硅酸盐土状矿物，它是由凝灰岩或其他火山岩在碱性水的作用下蚀变而成。其主要成分为蒙脱石。膨润土不是纯物质，成分复杂，变化很大，长伴有少量长石、石英、方解石等。膨润土的颜色多为黄色或黄绿色，含杂质较多时，也可呈灰色，黄褐色、褐色等。天然膨润土除了含有蒙脱石外，还经常含有一些非粘土矿物和有机质，从而形成一种十分复杂的混合物。膨润土中杂质的成分和含量因膨润土产地的不同而存在差异，即使是
5、同一矿床，由于开采部位不同，膨润土杂质的成分和含量也可能存在较大的差异。膨润土具有一些比较优异的性质，如膨润土能吸附八至十五倍于自己体积的水量，它在水介质中能分散成交替悬浮液，该悬浮液具有一定的粘接性、触变性、膨润土有较强的阳离子交换能力，对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力。膨润土的上述性质主要取决于它所含的蒙脱石的种类和含量。蒙脱石为含水的层状硅酸盐矿物。属单斜品系，硬度12，密度23，熔点13301430，晶体颗粒0.020.2m。蒙脱石的理论分子式为（OH）4Si8Al4O20nH2O。蒙脱石的理论化学组成为SiO2 66.7%,Al2O3 28.3%,H2O 5%.由于矿物共生
6、组合的不同，实际还含有少量CaO、 MgO、Fe2O3、K2O Na2O等组分。膨润土已有70多年的开发历史，已广泛应用于化工、石油、食品、交通、医药、造纸、能源、军工和环保等行业，素有“万能土”之称1。80年代以来，膨润土在环境保护中的应用得到了较大的发展，被广泛用于废水处理，其作为污水处理的净化剂、吸附剂，给环保带来一条新途径。膨润土复合吸附材料不仅能吸附水中的有机污染物、重金属离子，还能去除细菌、病毒等微生物。此外，膨润土复合吸附材料在油污处理、废塑料处理、废气处理、垃圾填埋处理、地下水及土壤污染修复等方面也有广泛应用。1.2选题目的与意义苯系物由于在工业上的广泛使用，成为环境中一种常见
7、的有机污染物。苯系物通常包括苯、甲苯、乙苯，邻、间、对位的二甲苯，异丙苯和苯乙稀八种化合物。其工业污染源主要是石油、化工、炼焦产生的废水， 同时，苯系物作为重要溶剂及生产原料有着广泛的应用，在胶、油漆、涂料、农药、医药、有机化工行业等废水中也有较高的含量。近年来的研究表明：苯系物中苯、甲苯、二甲苯是强致癌物，被称作“芳香杀手”，对中枢神经系统合造血机能产生严重危害，其他三种化合物对人体和水生生物均有不同程度的毒性。对二甲苯（PX）被广泛用于生产聚酯纤维、树脂、涂料和农药，是一种高闪点易燃液体有机物。一旦泄露，会对环境、水体造成严重污染，增加水体的COD值，因此，通常需要正确检测水体中PX含量并
8、予以治理。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物。由于他具有一系列独特的性能，目前已得到广泛的应用与研究。近年来我国在广西、辽宁、新疆、江苏、浙江等地发现和探明大量的膨润土矿产，总储量居世界前列。但与发达国家相比，我国 膨润土资源利用水平低，使用范围窄、产品开发的多样化和系列化程度不够，所以对这种廉价矿土资源的开发应用研究具有很重要的意义。膨润土及其制品具有很高的离子交换性、特殊的吸水性（吸水后的体积膨胀1030倍）、可塑性及粘性以及其低廉的价格和丰富的储量，在废水处理领域表现出广阔的应用背景。国外对膨润土的开发与应用研究比较早，特别是对膨润土复合材料的研究，早在1997年，Brindley
9、等就利用聚合羟基铝离子和锆离子合成了黏土-无机聚合物复合材料。此后，人们以膨润土为基质合成了各种无机、有机膨润土复合材料。改性膨润土是对原膨润土进行焙烧、酸或者盐等处理后而形成的一种高效吸附材料，不同粒级的改性膨润土它的吸附能力不同。研究不同粒级膨润土之间吸附能力的差异以及改性膨润土与未改性膨润土吸附能力的差异是本次试验研究的主要目的之一。其次，根据不同粒级改性膨润土对含对二甲苯废水中吸附效果的不同而提出合理的处理含对二甲苯工业废水方案，使其达到国家排放标准或回收综合利用的目的。 随着我国工业的快速发展，尤其是电镀、皮革、医药、农药和日用品等行业的发展，重金属、含酚、染料废水的污染越来越严重，
10、此类废水的处理，己成为我国研究工作者关注的热点。 处理这些废水的各种方法各有优缺点。吸附法具有处理容量大，可有效吸附废水中的污染物，而且具有工艺简单，操作方便，处理效率高等优点。目前常用的吸附剂为活性炭，但因活性炭吸附剂存在明显的缺陷:(1)价格昂贵;(2)选择性差，使用范围有限;(3)再生设备少，费用高，再生困难。为了克服活性炭吸附法上述缺陷，研制改性膨润土的制备及其在水处理中的应用价格低廉，选择性好，容易再生的系列水处理净化新材料成为目前研究开发的热点。而改性膨润土具有比表面积大，吸附性能良好的特点，功能与活性炭媲美，又具有储量丰富，来源广、成本低的有利因素，因此，改性膨润上做为吸附剂代替
11、活性炭，有巨大的社会经济效益和生态环境效益。本课题将研究改性膨润上对含对二甲苯废水处理的最佳吸附操作工艺条件、吸附热力学、吸附动力学。省去复杂得传统制备工艺，大大缩短处理时间，并显著降低处理成本，为其在废水处理工程实践及环境修复中的应用提供理论依据，具有重要的意义。1.3国内外研究现状1.3.1国内研究现状我国水资源缺乏, 是世界13个缺水国家之一, 全国600个城市中目前大约一半的城市缺水,且水污染严重,全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化; 90%的城市水域污染严重,南方城市总缺水量的60%70%是由于水污染造成的。我国水体污染主要来源于超标排放的工业废水和大量未经处理直接进入水体的城
12、市生活污水。据2003年中国环境状况公报公布,2003年, 全国废水排放总量为460亿t , 其中城市生活污水排放量 247.6亿t ,占污水排放总量的53.8%。城市生活污水正成为水污染的最大“ 公害”之一。因此，城市生活污水的处理对于改善城市环境质量与居民生存环境,促进社会的可持续发展具有十分重要的意义2。从上世纪80年代开始我国对膨润土在环境保护领域中的应用研究多起来，并且研究多集中在处理含重金属污染物的废水和含有机污染物的废水（包括除色）方面，研究虽然多处于实验室阶段，但是，大多数研究结果表明比较有效，若能推广应用，膨润土将发挥不可替代的作用。 膨润土用于处理含重金属污染物的废水 ，含
13、重金属污染物的废水主要来自金属矿山、冶炼、电解、农药、医药、油漆、染料、电镀等工业。重金属污染物易富集在生物体内，难于生物降解。在pH为7.0、室温条件下搅拌10min，膨润土处理水中镉、铜、锌、镍的去除率分别为70%、94%、94%、92%2。其中酸性膨润土较未改性的膨润土去除废水中的重金属离子效果更好，且易分离3。pH对酸性膨润土处理重金属离子的去除率影响较大，较高pH时，既有酸性膨润土对重金属离子的吸附作用和交换作用，又有沉淀作用，去除率较高4。 酸性膨润土可用于处理电镀废水，对含铬废水的处理率达99.79%，残余浓度为0.025mg/L，远低于排放标准0.5mg/L5。以下为膨润土研究
14、在国内应用的几个方面。（1）膨润土用于去除废水中的有机污染物 膨润土具有较大的表面积（600800m2/g），巨大的表面积伴随产生巨大的表面能，这使其具有较大的吸附能力。 除色 膨润土处理含酸性阳离子的印染废水效果明显，COD去除率达96.9%，脱色率达96%，处理后的水完全符合国家排放标准8。而且，用后的膨润土经500再生焙烧后，COD去除率、脱色率仍在90%以上。膨润土对有机染料的吸附机理主要为蒙脱石阳离子的交换吸附9。 经钠化和无机聚合物改性处理后在投加量为0.1%时，处理红色印染废水，COD去除率为85%，脱色率88%以上；处理蓝色印染废水，COD去除率为94%，脱色率达98%。处理后
15、的水质达到回用要求。 与无机高分子絮凝剂（如聚合氯化铝、聚合硫酸铝）联用可进一步提高效率10。 （2）去除污水中的其它有机污染物 用膨润土、硫酸铝、溴化十六烷基三甲铵（CTMAB）制成吸附剂处理煤气洗涤废水，当吸附剂用量为20g/L、PH为3.8时，COD去除率为83.5%，酚去除率为59.9%，SS去除率为98.6% 11。 有机膨润土与普通膨润土在除油效果上存在明显差异，有机膨润土处理乳化油废水效果良好，投加0.50g/L有机膨润土，去除率达95%以上；对于浓度为1500mg/L的乳化油实际废水，投加0.501.0g/L有机膨润土，去除率达90%以上12。分别用溴化十六烷基三甲铵（CTMAB）和氯化十六烷基吡啶（CPC）改性膨润土，在25时，CTMAB-膨润土和CPC-膨润土对对硝基苯的饱和吸附量分别为475mg/g和400mg/g，远大于原土的饱和吸附量125 mg/g 。pH7时，其对对硝基苯酚的去除率大于85%，比原土的去除率8.6%大9倍13,14。氯化十四烷基吡啶（TPC）改性的膨润土与Al2(SO4)3联用能提高含酚废水中酚的去除效率，并且，固液分离速度大大加快15。 （3）除
