[發明專利]凹凸棒土對印染廢水的吸附脫色方法

無效

• 申請號: 200910251726.1
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN101734745A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 蔡冬清;吳正巖;余增亮;吳躍進
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F103/30
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及生物環保材料領域，具體是一種凹凸棒土對印染廢水的吸附脫色方法。

背景技術

近三十年來，水體有機物污染成為了世界各國科學界和政府關注的新熱點。有機污染物雖然大多數在水中含量甚微，但對人類的危害卻很大。生態毒理學的研究表明，這類污染物有些極難為生物分解，對化學氧化和吸附也有阻抗作用，在急性及慢性毒性試驗中往往并不表現出毒性效應，但卻可以在水生生物，農作物和其他生物體中遷移、轉化和富集，并具有三致(致癌、致畸、致突變)效應，在長周期、低劑量條件下，往往可以對生態環境和人體健康造成嚴重的、甚至是不可逆的影響。

印染廢水是加工棉、麻、化學纖維及其混紡產品為主的印染廠排出的廢水。印染廢水水量較大，每印染加工1噸紡織品耗水100～200噸，其中80～90％成為廢水。印染廢水的顯著特征之一，是帶有較高的色度。經過生化處理后，出水色度有所降低，但仍帶有較深的色澤，難以達到排放標準。因此，脫色是印染廢水處理中的一個重要環節。目前全世界使用的染料品種達數萬種，其中活性染料由于其色澤鮮艷、色譜齊全，正被越來越廣泛地采用。但由于活性染料的理化特性使其成為印染廢水中難去除的染料之一。

微納材料一般是指尺寸在1nm～10μm內的材料，微納材料的小尺寸效應、表面效應及量子效應等奇特性能提供了重要的物質基礎。近年來，微納材料在催化與吸附、納米材料裝載等方面的研究備受矚目，其中應用之一就是在印染廢水脫色中用。常用的用于印染廢水脫色的納米材料有活性炭、納米金屬氧化物等，這些材料都有不錯的脫色效果，但是都存在著制作成本高或者儲量有限、不可再生的問題。

凹凸棒石呈土狀、致密塊狀產于沉積巖和風化殼中，呈白色、灰白色、青灰色、灰綠色或弱絲絹光澤，土質細膩，有油脂滑感，質輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強，濕時有粘性和可塑性，干燥后收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散，懸浮液遇電介質不絮凝沉淀。因產地不同，凹凸棒石粘土的組成略有不同，一般而言，凹凸棒石原土中含有70％～80％的凹凸棒石，10％～15％的蒙脫石和海泡石以及其他的粘土，4％～8％的石英，1％～5％的方解石或者白云石，在加工的過程中非粘土成分被去除。因此，最終的產品中含有85％～90％的凹凸棒石。1940年W.F.Bradley首次提出了凹凸棒石的晶體結構模型。凹凸棒石的基本構造單元是由平行于碳軸的硅氧四面體雙鏈組成，各個鏈間通過氧原子連接，每個雙鏈的上下層間通過一層鎂原子的六價配位連接。硅氧四面體活性氧原子的指向(即硅氧四面體的角頂)每四個一組上下交替排列，這樣排列的結果，四面體片在鏈間被連續地連結，構成連層狀硅酸鹽，然而，八面體片是不連續的，形成很多矩形孔道，每個孔道的截面大小是相等的，大約為0.38nm×0.63nm。凹凸棒石的理想化學式為Al(OH₂)₄(OH)₂Mg₅Si₈·4H₂O，其中的Si⁴⁺可以少量被Fe³⁺及Al³⁺離子替代，Mg²⁺可以少量被Fe²⁺，Fe³⁺和Al³⁺離子替代。各種離子替代的綜合結果是凹凸棒石常常帶少量的負電荷，此種電荷屬于結構電荷。凹凸棒石表面電荷是由表面的Si-O鍵和Al-O鍵發生水解破裂產生的。破鍵水解產生的R-OH上的羥基(-OH)具有兩性，既能作為酸，也能作為堿。表面電荷可以是正電荷，也可以是負電荷，主要取決于礦物結構、電解質溶液、濃度、pH值。