PDMDAAC 改性膨潤土處理含油廢水的實驗研究

丁佳 高鶴 李可心

（沈陽化工大學環境與安全工程學院 遼寧沈陽 110142）

船舶油類意外泄露事故、石油化工企業的排污等人類活動，已嚴重污染了海洋、湖泊、河流以及地下水等自然水體。油類污染是水體環境主要的污染源之一[1]，含油污水治理成為當今環境工作者研究的熱點問題。含油廢水的常規處理方法有浮選法[2]、絮凝法[3]、電化學法、膜分離法和生物法。膨潤土是一種廉價無毒，性能優異的吸附劑，在污染處理方面有很廣的應用，但天然膨潤土表面存在水膜，有著“親水疏油”的特點，對石油類污染物吸附效果較差。用含有氨基的有機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、擴大層間距、增加陽離子交換容積和改變表面性質等，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 實驗部分

1.1 原料膨潤土

取自遼寧黑山縣萬程膨潤土有限責任公司的鈉基膨潤土。其化學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，制成穩定的含油廢水，濃度為500mg/L。

2 實驗方法

2.1 處理工藝

移取一定體積的廢水溶液，調節pH，加入一定量改性膨潤土，在一定的攪拌速度下，攪拌一定時間，靜止30min，取上清液測定其中油的剩余量，并計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驗

經過攪拌，促進改性膨潤土吸附廢水中的油，若攪拌時間過短，吸附未完全，油的去除效果較差，若攪拌時間過長，加劇解吸過程，使油分子再次進入水中，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，使原本已經吸附在改性膨潤土表面的油發生脫附，又重新回到廢水中，最終導致油的去除率的逐漸下降。

3.3 小結

由正交試驗結可以做出以下判斷：最優條件為投土量為2 g，攪拌時間為15min，攪拌速度為450r/min，pH為7，最優組合為A1B1C2D2在此條件下進行實驗，含油廢水處理效果最好。

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

4 結論

本實驗通PDMDAAC對鈉基膨潤土進行改性，制備改性膨潤土，大大提高了膨潤土的吸附性能，將改性膨潤土應用于實驗室配制的含油廢水的處理，以油的去除率為指標，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、熱力學實驗研究了PDMDAAC改性膨潤土處理模擬含油廢水的吸附過程。得出以下結論：

4.1 實驗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

*改性時間為40min

*制土溫度為50℃

4.2 采用單因素實驗得出，PDMDAAC改性膨潤土吸附油的最佳工藝條件為：

*投土量為2.5g/100mL

*攪拌時間為20min

*攪拌速度為450r/min

*pH為7

4.3 采用正交試驗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：攪拌時間>pH>投土量>攪拌速度

5 適用范圍及應用分析

5.1 適用范圍

生活污水，工業廢水，和其他含油度較高的廢水。

5.2 市場分析和經濟效益預測

新型改性劑PDMDAAC改性的膨潤土具有對環境無污染、操作簡單、易處理、經濟成本低等特點，可有效去除含油廢水中的油。由于實驗室配制的模擬柴油廢水，廢水中成分較簡單，與實際含油廢水差別較大。實際廢水由于來源不同，成分復雜，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境治理方面有更大程度上的運用和發展。

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

[2]邵紅,劉相龍,王大衛,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驗研究[J].科學技術與工程,2010,16:4093-4095,4104.