PDMDAAC 改性膨润土处理含油废水的实验研究

丁佳 高鹤 李可心

（沈阳化工大学环境与安全工程学院 辽宁沈阳 110142）

船舶油类意外泄露事故、石油化工企业的排污等人类活动，已严重污染了海洋、湖泊、河流以及地下水等自然水体。油类污染是水体环境主要的污染源之一[1]，含油污水治理成为当今环境工作者研究的热点问题。含油废水的常规处理方法有浮选法[2]、絮凝法[3]、电化学法、膜分离法和生物法。膨润土是一种廉价无毒，性能优异的吸附剂，在污染处理方面有很广的应用，但天然膨润土表面存在水膜，有着“亲水疏油”的特点，对石油类污染物吸附效果较差。用含有氨基的有机物作为改性剂来改性膨润土，能使其具有“亲油疏水”的良好性能。通过改性，可增大膨润土分子的比表面积、扩大层间距、增加阳离子交换容积和改变表面性质等，显著增加其吸附性能，在含有染料、重金属、含酚废水及含汞废水等废水的处理中得到广泛研究。

1 实验部分

1.1 原料膨润土

取自辽宁黑山县万程膨润土有限责任公司的钠基膨润土。其化学组成及原土的基本性能：含油模拟废水：将足够量的1#柴油与水混合，充分震荡，静置24 h后，弃去上层浮油，制成稳定的含油废水，浓度为500mg/L。

2 实验方法

2.1 处理工艺

移取一定体积的废水溶液，调节pH，加入一定量改性膨润土，在一定的搅拌速度下，搅拌一定时间，静止30min，取上清液测定其中油的剩余量，并计算改性膨润土对溶液中油的去除率η(%)，比较其去除效果：

式中：η——去除率；

C0——处理前溶液中油的浓度（mg/L）

C——处理后溶液中油的浓度（mg/L）

3 结果与讨论

3.1 膨润土制备条件的确定

PDMDAAC改性膨润土最佳制备条件为改性剂投加量为6g，钠基膨润土投加量为12g，搅拌时间为 40min，搅拌温度为50℃。

3.2 改性膨润土处理工艺的单因素实验

经过搅拌，促进改性膨润土吸附废水中的油，若搅拌时间过短，吸附未完全，油的去除效果较差，若搅拌时间过长，加剧解吸过程，使油分子再次进入水中，影响去除效果。

搅拌是为了使废水与改性膨润土充分接触，吸附废水中的油。搅拌速度较小，则不能使废水与改性土充分混凝，吸附效果不明显；逐渐增大搅拌速度油的去除率逐渐增大，直至搅拌速度增大到450 r/min，去除率最大；此后再增大搅拌速度，使原本已经吸附在改性膨润土表面的油发生脱附，又重新回到废水中，最终导致油的去除率的逐渐下降。

3.3 小结

由正交试验结可以做出以下判断：最优条件为投土量为2 g，搅拌时间为15min，搅拌速度为450r/min，pH为7，最优组合为A1B1C2D2在此条件下进行实验，含油废水处理效果最好。

对上述的正交试验中所得的最佳结果进行验证，确定投加量为2 g，搅拌时间为15min，搅拌速度为 450 r/min，pH为7，处理模拟含油废水，验证实验过程去除效果保持稳定，处理效果较好，平均去除率为90.154%。通过验证实验，表明PDMDAAC改性膨润土处理模拟含油废水效果较好。

4 结论

本实验通PDMDAAC对钠基膨润土进行改性，制备改性膨润土，大大提高了膨润土的吸附性能，将改性膨润土应用于实验室配制的含油废水的处理，以油的去除率为指标，确定了PDMDAAC改性膨润土处理含油废水最佳制备条件；考察投加量、搅拌时间、搅拌速度、pH等单因素对含油废水中油的去除效果的影响，确定了工艺条件最佳处理工艺条件；通过动力学、热力学实验研究了PDMDAAC改性膨润土处理模拟含油废水的吸附过程。得出以下结论：

4.1 实验PDMDAAC改性膨润土的最佳制备条件为：

*改性剂的投加量为6 g/100mL

*钠基膨润土投加量为12g/100mL

*改性时间为40min

*制土温度为50℃

4.2 采用单因素实验得出，PDMDAAC改性膨润土吸附油的最佳工艺条件为：

*投土量为2.5g/100mL

*搅拌时间为20min

*搅拌速度为450r/min

*pH为7

4.3 采用正交试验得出多因素共同作用下的最佳工艺条件为：

*投土量为2g/100mL

*搅拌时间为15min

*搅拌速度为450r/min

*pH为7

*各影响因素影响的大小：搅拌时间>pH>投土量>搅拌速度

5 适用范围及应用分析

5.1 适用范围

生活污水，工业废水，和其他含油度较高的废水。

5.2 市场分析和经济效益预测

新型改性剂PDMDAAC改性的膨润土具有对环境无污染、操作简单、易处理、经济成本低等特点，可有效去除含油废水中的油。由于实验室配制的模拟柴油废水，废水中成分较简单，与实际含油废水差别较大。实际废水由于来源不同，成分复杂，因此处理污水的条件的研究需具体问题具体分析。相信在以后的研究中，这种新型的改性膨润土定将在环境治理方面有更大程度上的运用和发展。

[1]蔡成翔，焦淑菲，尹艳镇.我国近岸海域石油污染现状及其防治措施[J].化工技术与开发，2012,41（8）：14-17.

[2]邵红,刘相龙,王大卫,徐微雪.壳聚糖和PDMDAAC改性膨润土用于处理含油废水的研究.

[3]姚乐.改性膨润土吸附处理含砷废水实验研究[J].科学技术与工程,2010,16:4093-4095,4104.