[发明专利]一种利用改性碱渣吸附处理阳离子染料废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理与工业固体废弃物资源化领域，特别是利用表面活性剂改性氨碱厂废渣作为吸附剂处理阳离子染料废水的方法。

背景技术

    染料废水主要来源于染料生产、染料中间体生产以及染料使用行业，其生产流程长、产品回收率低，废水具有组分复杂多变、产生量大、COD浓度高、色度深（稀释倍数可达数万倍）、有毒有害物质含量高、可生化性差，废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，大量消耗水体中氧，造成水体缺氧，破坏水体自净，是目前难处理的有机废水之一。目前国内比较成熟的处理方法有生物活性污泥处理法、物理化学处理法和膜处理法等处理技术，其中，吸附法由于不会引入新的污染物，能耗较低且能从废水中富集分离有机污染物，因而受到人们的广泛关注。对于吸附剂的选择，国内已有很多研究，例如活性炭、钢渣、膨润土、粉煤灰、沸石、活性氧化铝等。其中钢渣、粉煤灰等虽然成本低，但其吸附容量小，所需投灰量大；活性炭、沸石虽然具有较高的吸附容量，但是其价格相对昂贵。

碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的废渣。目前的“氨碱法”工艺每生产1t纯碱，需要排放含水量60%左右的固体碱渣0.3t。大量的碱渣长期得不到合理的处理和利用，不仅侵占大量土地，而且会造成渣山周围地区地上地下的严重污染，破坏生态平衡。其主要成分有：CaCO₃、CaCl₂、Mg(OH)₂、Fe₂O₃、Al₂O₃等。目前，碱渣的主要综合利用方法包括两方面：一是用于建筑工程领域，可以作为建筑材料的原料来生产水泥、砖等建材；二是作为化工轻工原料，经过适当的工艺可以制得沉淀碳酸钙、烟气脱硫剂等。李霞等（山东大学学报，1672-3961(2010)02-0099-06）以稀盐酸对碱渣进行酸浸，将碱渣中水溶与难溶的金属化合物溶出，制得含钙、镁等金属离子的碱渣浸出液，并在碱性条件下生成新生相氢氧化物，作为吸附剂吸附处理阴离子染料废水。该方法充分利用了钙、镁等金属离子对污染物去除的优势，但染料的去除对pH有很大的依赖性，需严格控制pH的范围，不利于碱渣的工业化应用。

 

发明内容

    本发明的目的在于提供一种适用于染料废水的去除以及以氨碱厂废渣为原材料，以表面活性剂为改性剂的表面改性方法。本方法处理后的出水几乎不含染料物质，吸附过染料的碱渣表面紧密结合了染料物质，不会存在生态风险造成二次污染，且本方法符合以废治废的环保理念。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种利用改性碱渣吸附处理阳离子染料废水的方法，包括下列步骤：

(1) 将碱渣破碎、水洗、烘干、磨细后，与表面活性剂溶液混合，振荡得到的浆液经过滤分离出固体，将固体水洗烘干后研磨过筛至需要的目数，即得到吸附剂；

(2) 将吸附剂投加到装有阳离子染料废水的反应器中；

(3) 使吸附剂与染料废水充分混合反应；

(4) 将吸附剂与阳离子染料废水固液分离，最终得到处理后的水。

其中，步骤(1)中，碱渣破碎至20~40目，水洗后在80~105℃下烘干24h，研磨过筛至100~140目得到吸附剂。

步骤(1)中，所用表面活性剂为十二烷基硫酸钠，溶液的浓度为0.5~2CMC。

步骤(1)中，碱渣与十二烷基硫酸钠溶液的比例为5g/100mL。

步骤(1)中，混合反应温度为30~60℃，振荡速度为160~180 r/min，振荡时间为6~12h。

步骤(2)中，阳离子染料废水采用亚甲基蓝溶液模拟染料废水，浓度控制在20~30mg/L。

步骤(2)中，吸附剂的投加比例为0.1~0.25g/100mL废水。

步骤(3)中，充分混合反应控制温度在30～50℃，反应时间为5～360min。

步骤(4)中，固液分离采用离心分离或过滤的方法。

本发明的原理在于：据表征测试，碱渣的表面呈蜂窝状，比表面积约为31m²/g，具有丰富的吸附位点；碱渣的表面呈负电性，可以静电作用吸附去除阳离子染料；采用表面活性剂改性后的碱渣，在溶液中的润湿性和分散性明显优于改性前，可使碱渣与染料充分作用；改性后的碱渣，表面的负电性增强，继而增强了碱渣与染料间的相互作用力。