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我國(guó)膨潤(rùn)土資源豐富,儲(chǔ)量世界,是優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源。 膨潤(rùn)土具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結(jié)性、吸附性等一系列特性,有“萬(wàn)用之土”的美稱(chēng),我國(guó)已有上千種產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用在20多個(gè)領(lǐng)域。但 是,我國(guó)膨潤(rùn)土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理(主要以傳統(tǒng)產(chǎn)品為主,技術(shù)含量低、產(chǎn)品檔次低),新產(chǎn)品新應(yīng)用的技術(shù)創(chuàng)新缺乏,優(yōu)勢(shì)資源未能利用,探索、尋找膨潤(rùn)土 產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展機(jī)遇非常必要。雙電層的厚度與反離子價(jià)數(shù)的兩次方成反比,即陽(yáng)離子價(jià)高,水化膜薄,膨脹倍數(shù)低。我國(guó)能源和環(huán)境壓力持續(xù)加大,面臨著以高碳能源結(jié)構(gòu)、高污染產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與綠色、低碳發(fā)展迫切需求之間的巨大矛盾,積極發(fā)展低碳技 術(shù)和綠色、環(huán)保技術(shù)具有重要意義。 膨潤(rùn)土是天然非金屬礦產(chǎn),加工簡(jiǎn)單,使用壽命長(zhǎng),是低碳型材料和環(huán)境友好型材料,在發(fā)展生態(tài)利用技術(shù)方面前景廣闊,發(fā)展生態(tài)利用技術(shù)對(duì)促進(jìn)膨潤(rùn)土產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 調(diào)整、促進(jìn)優(yōu)勢(shì)資源的利用具有重要作用。其中,膨潤(rùn)土在替代有機(jī)防滲材料、預(yù)防水體富營(yíng)養(yǎng)化,在鐵礦球團(tuán)、飼料、污水凈化中的應(yīng)用屬于生態(tài)利用,其技 術(shù)創(chuàng)新值得重視。
鐵礦球團(tuán)用膨潤(rùn)土的技術(shù)創(chuàng)新 我國(guó)是鐵礦石的消費(fèi)大國(guó),近年的年需求量在7億t以上(2008年需求量約7.5億t,2009年需求量約8.8億t),其中約80%為粉礦,必須經(jīng)過(guò)造球后才能供高爐使用,膨潤(rùn)土是造球的粘結(jié)劑。 膨潤(rùn)土作為球團(tuán)粘結(jié)劑,對(duì)冶煉過(guò)程會(huì)產(chǎn)生積極和消極兩方面影響,一方面它把粉礦粘結(jié)成球團(tuán),并達(dá)到一定強(qiáng)度,滿(mǎn)足冶煉要求;另一方面它的添加會(huì)導(dǎo)致球團(tuán)鐵 品位降低,冶煉渣增加,影響爐容,增加熱耗,增加成本等??梢猿芍旅軌K狀,也可為松散的土狀,用手指搓磨時(shí)有滑感,小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時(shí)呈糊狀。因此在滿(mǎn)足球團(tuán)強(qiáng)度的前提下,要盡量降低膨潤(rùn)土添加量,為此對(duì)膨潤(rùn)土的粘結(jié)性能提出技術(shù)需求。 目前,我國(guó)球團(tuán)礦中的膨潤(rùn)土添加量約為2%~3%,國(guó)外先進(jìn)水平的添加量約為0.5%,從節(jié)約資源和節(jié)約能源考慮,應(yīng)該進(jìn)一步提高膨潤(rùn)土的粘結(jié)性能,降低球團(tuán)礦中膨潤(rùn)土的用量。
膨潤(rùn)土在制漿造紙工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于吸附性能和脫色能力較強(qiáng),通過(guò)對(duì)廢水中污染物的吸附來(lái)達(dá)到降低COD和脫色的目的。
用于廢水處理的膨潤(rùn)土通常要進(jìn)行有機(jī)改性以增強(qiáng)其對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力。常用的有機(jī)改性劑為有機(jī)胺陽(yáng)離子表面活性劑,如氯化十六烷基(CPC)、化十六烷基三甲銨(CTMBA)、氯化十四(TPC)等。為此,進(jìn)一步優(yōu)化膨潤(rùn)土使用技術(shù),完善防水毯的使用形式,實(shí)現(xiàn)膨潤(rùn)土直接使用、防滲工程的自動(dòng)化施工和材料工程一體化是技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)。改性膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)質(zhì)有很強(qiáng)的親合力,有機(jī)質(zhì)不僅可以被吸附于顆粒表面,而且也可以進(jìn)入到膨潤(rùn)土的層間,形成膨潤(rùn)土—有機(jī)物復(fù)合體,另外改性膨潤(rùn)土對(duì)重金屬離子都有良好的吸附作用。
在堿法造紙或硫酸鹽造紙制漿過(guò)程中,產(chǎn)生的蒸煮廢水稱(chēng)為黑液,其顏色深黑,有臭味,生產(chǎn)1t紙漿產(chǎn)生的黑液為15~20m3,全國(guó)水污染總量的30%來(lái)自造紙黑液,污染嚴(yán)重。用膨潤(rùn)土處理造紙黑液在國(guó)外早有報(bào)道。
武漢化工學(xué)院的孫家壽等經(jīng)硅交聯(lián)和有機(jī)物改性制成有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土(TBC),研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值=4.5,TBC用量為24g/L H2O時(shí),在常溫下攪拌吸附60min后,其對(duì)COD的吸附效率為61.5%,吸附容量為549.3mgCOD/g。
此外,膨潤(rùn)土可與高分子絮聚劑連用,用于脫墨廢水的處理及污泥脫水。楊久義等介紹了一種采用膨潤(rùn)土制備處理造紙黑液廢水用的絮凝劑的方法,經(jīng)正交試驗(yàn),選擇出優(yōu)化的工藝條件,色度、COD去除率分別達(dá)90%和70%。
邵紅等以鈉基膨潤(rùn)土為原料,合成了鎳鋯-無(wú)機(jī)柱撐、鎳鋯-有機(jī)柱撐系列改性膨潤(rùn)土,比較了不同改性膨潤(rùn)土對(duì)造紙廢水的處理效果,研究結(jié)果表明,有機(jī)柱撐膨潤(rùn)土對(duì)造紙廢水的處理效果,COD、色度、濁度去除率分別為77.8%、94%、97.4%。
微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法
微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法。它是將粒徑為40-200目有機(jī)膨潤(rùn)土與有機(jī)廢水混合,其固-液質(zhì)量比為1∶500-1∶5000,然后流入一個(gè)微波反應(yīng)器中,施加200-5000W的微波功率輻照10s-30min進(jìn)行脫色與凈化處理,再進(jìn)行固-液兩相分離,廢水得到凈化處理后排放。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是:1)廢水凈化處理時(shí)間大大縮短;2)污染物去除效率提高。膨潤(rùn)土除了能吸附膠狀樹(shù)脂外,也可以附著在已聚結(jié)的樹(shù)脂顆粒上,從而降低樹(shù)脂的粘性。如對(duì)酸性大紅染料廢水的處理,經(jīng)微波輻照處理一定時(shí)間后,CPC有機(jī)膨潤(rùn)土的脫色率可達(dá)99%以上,而常規(guī)吸附處理的去除率僅60%左右;3)操作工藝簡(jiǎn)便。使用微波輻照處理,不需攪拌,可簡(jiǎn)化操作工藝,擴(kuò)大有機(jī)膨潤(rùn)土的應(yīng)用前景。