改性膨润土作为填埋场防渗吸附材料的探索研究

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垃圾填埋场渗滤液中有毒有害的污染物质相对富集,严重地威胁着人类的生命安全。膨润土因其良好的吸水膨胀性、吸附性和阳离子交换性能而被应用于填埋场的防渗系统。天然膨润土材料对重金属离子具有较好的吸附作用,但对有机污染物质的吸附能力较差,为了提高其对有机污染物质的吸附效果,国内外普遍用季铵盐表面活性剂对膨润土进行改性。虽然改性效果较好,但这类表面活性剂价格比较昂贵,与此同时,我国季铵盐表面活性剂洗刷废水的处理仍是一个较大的难题。 本研究以浙江安吉天然钙基膨润土为原料制备钠基土,通过研究有机、无机阳离子嵌入钠基膨润土层间的各种控制因素与改性膨润土对模拟污染物质吸附效果之间的关系,在实验范围内发现相对较好的有机、无机阳离子改性剂。在确定合适改性剂的基础上,进一步用它们的洗刷废水对膨润土进行改性,期望其能提高改性膨润土对污染物质的吸附能力,同时洗刷废水自身也得到较好的处理。 本研究采用季铵盐阳离子表面活性剂、多季铵盐阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂对钠基膨润土进行有机改性,并研究了改性膨润土对酚、甲醛、铅、铬四种模拟污染物质的吸附状况。结果表明,改性膨润土对模拟污染物质的吸附符合Freundlish吸附等温方程的规律。其中,经多季铵盐改性的膨润土对有机污染物质和重金属离子的吸附效果均优于经其它两类表面活性剂改性的膨润土,这在研究文献中还鲜有提及。 基于多季铵盐阳离子表面活性剂对钠基膨润土有较好的改性效果,同时为了降低成本,达到以废治废的目的,本研究用该类表面活性剂的洗刷废水作为改性剂改性钠基膨润土。改性膨润土的傅立叶红外光谱分析结果表明,有机季铵盐成分已经成功的插入膨润土的层间。通过研究洗刷废水改性的膨润土对酚、甲醛、铅、铬四种模拟废水的吸附效果,发现改性膨润土对有机模拟废水的吸附效果有明显改善。其中经四烷基三季铵盐洗刷废水改性的膨润土对酚的去除率可达钠基膨润土的4.28倍,对甲醛的去除率可达钠基膨润土的2.49倍。而洗刷废水改性的膨润土对重金属离子铅和铬的吸附性能基本接近钠基膨润土,在铅和铬同时存在的情况下,改性膨润土优先对铅进行吸附。进一步用该类改性膨润土对垃圾渗滤液进行处理研究,并分析了渗滤液CODCr、BOD5、NH3-N和重金属离子浓度的变化。结果显示,经四烷基三季铵盐洗刷废水改性的膨润土对渗滤液CODCr的去除率为钠基膨润土的1.31倍,BOD5的去除率为钠基膨润土的1.26倍。而经双烷基三季铵盐洗刷废水改性的膨润土对NH3-N的去除率可达钠基膨润土的2.03倍,而且经洗刷废水改性的膨润土对重金属离子的吸附效果基本接近钠基膨润土。另外,通过测定改性前后洗刷废水的CODCr值发现,洗刷废水自身也得到了较好的处理,其CODCr的去除率可达97.5%以上,废水CODCr值能符合现有企业一级污水排放标准。 用多季铵盐洗刷废水对钠基膨润土进行改性以后,改性膨润土对有机污染物质的吸附能力明显提高,因此可以考虑将该类改性膨润土用于填埋场防渗吸附衬里层,以弥补钠基膨润土对有机污染物质吸附能力的不足。 本研究利用一类新型的阳离子表面活性剂对钠基膨润土进行有机改性,并进一步考察该类表面活性剂的洗刷废水对钠基膨润土的有机改性效果。结果表明,改性膨润土对有机污染物质和重金属离子均表现出较好的吸附性能,不仅达到了膨润土有机改性的目的,同时洗刷废水自身也得到了较好的处理,既降低了膨润土有机改性的费用,又使废水得到了资源化利用,具有一定的实用价值。
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