高嶺土在水處理和環(huán)保工程中的應(yīng)用

時(shí)間：2014-05-08 09:50:19

作者：世邦機(jī)器

高嶺土在環(huán)保中的應(yīng)用

隨著工業(yè)文明的迅猛發(fā)展，人類對(duì)環(huán)境的污染和破壞達(dá)到了足以威脅自身生存和發(fā)展的程度。環(huán)境污染物的消除需要消耗大量的能源，給能源產(chǎn)業(yè)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。尋找一種較為廉價(jià)的環(huán)境凈化材料，降低污染物的處理成本，提高凈化效率，已成為環(huán)境保護(hù)中亟待解決的問(wèn)題。

層狀硅酸鹽黏土礦物的儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉。因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附性能和離子交換性能，在廢水、廢氣及土壤修復(fù)等眾多環(huán)境治理領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

高嶺土在水處理中的應(yīng)用

水污染是指水體因某種物質(zhì)的介入而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的利用、危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。

對(duì)水源水的凈化

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，氯消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物引起了人們的廣泛關(guān)注。1972年魯克博士在鹿特丹自來(lái)水廠首先發(fā)現(xiàn)處理后的飲用水中有三鹵甲烷。70年代中期美國(guó)環(huán)境保護(hù)署選定80個(gè)城市對(duì)原水和處理水中的X化物進(jìn)行檢測(cè)，證實(shí)了飲用水中含有三直甲烷是普遍存在的現(xiàn)象。隨著檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，在自來(lái)水中還發(fā)現(xiàn)了其它消毒副產(chǎn)物，如鹵代乙酸、鹵代酮、鹵代醛、鹵代酚等，另外還有強(qiáng)致突變物3-氯-4-二氯甲基-5-羥基-2，5-呋喃酮等。因此，對(duì)水源水的凈化問(wèn)題日益受到人們的關(guān)注。

對(duì)水源水的消毒

目前，自來(lái)水廠的混凝絮凝消毒大多數(shù)是使用無(wú)機(jī)高分子混凝絮凝劑和氯氣。氯氣作為消毒劑雖然殺死了病菌和微生物，但同時(shí)也產(chǎn)生了CHCl3、CCl4和CH2ClCOOH等一系列有毒有機(jī)物，它們都有嚴(yán)重的“三致效應(yīng)”(致癌、致畸、致突變)。

陳瑞福等(2003)采用天然高嶺土為原料，加入一定量的A12O3、SiO2和Fe2O3，經(jīng)與Na2CO3、KC1O3混合，高溫(750〜850℃)固相反應(yīng)約3h后制得改性高嶺土，研究了改性高嶺土的不同Al/Si摩爾比、pH值和投加量對(duì)水源水的混凝絮凝除濁和殺菌效果的影響。結(jié)果表明，改性高嶺土在pH值為6.5〜8.5、Al/Si摩爾比為5.0(Al=10.5%,Si=2.1%,Fe=3.8%),劑量為200×10-6時(shí)對(duì)水源水的除濁和消毒效果較好。這是因?yàn)閜H值在6.5〜8.5范圍內(nèi)，改性高嶺土中鋁酸鹽生成了具有較高正電荷的高聚羥基鋁配離子，它的相對(duì)含量較高，對(duì)電負(fù)性的濁液有較強(qiáng)的電中和作用，同時(shí)改性高嶺土中的硅酸鹽生成聚硅酸，起到吸附架橋絮凝作用，生成的Al(OH)3膠體還具有卷掃絮凝作用。較高Al/Si摩爾比的改性高嶺土，雖然其高正電荷的聚羥基鋁配離子含量高，但起絮凝作用的硅酸含量低;較低的Al/Si摩爾比的改性高嶺土，雖然其硅酸含量較高，但高正電荷的聚羥基鋁配離子含量較低，所以較高和較低Al/Si摩爾比的改性高嶺土生產(chǎn)工藝較差。另一種原因是pH值為6.5〜8.5，改性高嶺土生成羥基鋁配離子的離子強(qiáng)度較大，水合能力強(qiáng)，結(jié)果使硅藻土溶膠表面的水化膜變薄或水化膜脫附引起溶液中羥基鋁配離子的濃度變小，由稀釋熱引起的吸附能足以克服具有電負(fù)性硅藻土表面電荷間的斥力，使其局部濃度升高，有效碰撞增多而發(fā)生凝聚。同時(shí)，高鐵酸鹽在氧化還原過(guò)程中轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)良絮凝能力的三價(jià)鐵離子和具有吸附作用的Fe(OH)3。

改性高嶺土加工技術(shù)對(duì)源水的殺菌效果表明，對(duì)于細(xì)菌菌落數(shù)為230個(gè)/mL、大腸菌群為3500個(gè)/L的源水，在pH值為6.5和確定投加量時(shí)，不同Al/Si摩爾比(3.5〜10)的改性高嶺土的殺菌效果顯著，細(xì)菌菌落數(shù)為23〜28個(gè)/mL，大腸菌群少于3個(gè)/L。這是因?yàn)楦男愿邘X土中的高鐵酸鹽具有強(qiáng)的氧化性，對(duì)源水中的細(xì)菌特別是對(duì)大腸菌群具有優(yōu)良的殺死效能。在弱酸性條件下，高鐵酸鹽分解速率快，氧化性強(qiáng)，同時(shí)生成的Fe3+和Fe(OH)3以及羥基鋁配離子和硅酸的混凝絮凝吸附作用增強(qiáng)了去除細(xì)菌的效能。凈化水的濁度低于2.5NTU，細(xì)菌菌落數(shù)為23個(gè)/mL，總大腸菌群小于3個(gè)/L，均達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。pH值為10.5以上幾乎無(wú)除濁效果。