專利名稱：微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法。更具體地說(shuō)，在微波反應(yīng)器中，通過(guò)對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土用量、微波輻照能量等關(guān)鍵因素的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)得到較高的有機(jī)污染物去除率。
背景技術(shù)：
有機(jī)膨潤(rùn)土由于具有良好的分散性和乳化性，被用作食品脫色除濁劑、化妝品添加劑、石油鉆井助劑等，應(yīng)用非常廣泛。近年來(lái)，人們利用其吸附性能和親油疏水性，將有機(jī)膨潤(rùn)土應(yīng)用于環(huán)保產(chǎn)業(yè)，處理有機(jī)廢水，從有機(jī)膨潤(rùn)土制備和吸附工藝路線的創(chuàng)新方面改善膨潤(rùn)土的吸附特性，由于正確處理了吸附工藝和新型有機(jī)膨潤(rùn)土開(kāi)發(fā)的相互作用關(guān)系，有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)污染物的研究，取得了一定的成績(jī)。國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道，如Sang-Mo Koh，Joe Boris Dixon(SouthKorea)等處理含苯和苯酚的廢水，Konduru R.Ramakrishna，T.Viraraghavan(Canada)等進(jìn)行染料廢水脫色，國(guó)內(nèi)也有較多文獻(xiàn)報(bào)道使用有機(jī)膨潤(rùn)土進(jìn)行染料廢水脫色和處理苯酚、苯胺、對(duì)硝基苯酚等有機(jī)污染物的方法。但是，這些技術(shù)的最大特點(diǎn)是利用有機(jī)膨潤(rùn)土自身的吸附能力，最大的弊端是需較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到吸附平衡，設(shè)備和流程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)耗能，工業(yè)化的成本高。因此目前還未能實(shí)際應(yīng)用于工業(yè)化廢水處理。
目前，有機(jī)膨潤(rùn)土處理廢水的常用方法是將干燥、粉碎、過(guò)篩后的有機(jī)膨潤(rùn)土在100-120℃下活化1-2hr，與待處理有機(jī)廢水充分混合均勻，振蕩30min或更長(zhǎng)時(shí)間，然后將固、液相分離，得到經(jīng)處理可供排放的水。這種方法最大的缺點(diǎn)是有機(jī)膨潤(rùn)土需經(jīng)高溫活化，達(dá)到吸附有機(jī)污染物平衡時(shí)間較長(zhǎng)，造成處理廢水的操作時(shí)間較長(zhǎng)，費(fèi)時(shí)耗能非常嚴(yán)重，無(wú)法經(jīng)濟(jì)地應(yīng)用于環(huán)保產(chǎn)業(yè)。此外，有機(jī)污染物的去除率也不理想，對(duì)一些難降解有機(jī)物，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微波協(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。通過(guò)微波輻照處理，使有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)廢水中的有機(jī)污染物迅速達(dá)到吸附平衡，以較短的處理時(shí)間得到較高的污染物去除率，實(shí)現(xiàn)難降解有機(jī)廢水在短時(shí)間內(nèi)得到高效吸附凈化，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
2)污染物去除效率提高。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。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將有機(jī)膨潤(rùn)土與待處理有機(jī)廢水混合均勻后，在微波處理裝置中輻照，以微波的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)增強(qiáng)有機(jī)膨潤(rùn)土的去除效果，降低能耗，在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高的處理效果。通過(guò)控制有機(jī)膨潤(rùn)土的用量與微波輻照能量得到理想的有機(jī)污染物去除率。
考慮到待處理廢水中有機(jī)污染物含量和排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，可通過(guò)改變有機(jī)膨潤(rùn)土的用量達(dá)到不同的處理效果。有機(jī)膨潤(rùn)土的用量以有機(jī)膨潤(rùn)土與待處理廢水質(zhì)量比為衡量指標(biāo)。一般，綜合考慮到處理效果和工藝經(jīng)濟(jì)性，有機(jī)膨潤(rùn)土與待處理廢水質(zhì)量比范圍可在1∶500-1∶5000之間，但本發(fā)明不局限于這個(gè)水平。
本發(fā)明中微波輻照能量的調(diào)節(jié)可通過(guò)固定微波功率，改變輻照時(shí)間完成；或固定輻照時(shí)間，改變微波功率；也可以同時(shí)改變微波功率和輻照時(shí)間，以滿足特殊的應(yīng)用需要。其中，所使用的微波源頻率為2450MHz，常用的微波功率范圍在200-5000W之間，通常輻照時(shí)間范圍在10s-30min之間?？紤]溶液中的水易吸收微波，導(dǎo)致有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水混合液迅速升溫、達(dá)到沸騰的問(wèn)題，本發(fā)明可控制輻照時(shí)間。例如，對(duì)有機(jī)污染物含量不大、有機(jī)膨潤(rùn)土用量高、短時(shí)間內(nèi)即能達(dá)到吸附平衡的廢水，控制輻照時(shí)間在5min之內(nèi)即可達(dá)到較高的污染物去除率。而對(duì)于需要較長(zhǎng)輻照時(shí)間的處理工藝，可采用脈沖式輻照工藝，即輻照一定時(shí)間后停止輻照，待水溫降至沸點(diǎn)以下再進(jìn)行輻照，如此循環(huán)，直至達(dá)到去除目的。但是本發(fā)明不局限于此。
本發(fā)明所用的有機(jī)膨潤(rùn)土使用前應(yīng)經(jīng)干燥、粉碎，以提高處理效率。為保證穩(wěn)定的處理結(jié)果，可將膨潤(rùn)土粉碎后過(guò)40-200目篩，微波輻照前先與待處理廢水混合均勻。處理后的膨潤(rùn)土與廢水混合物可采取離心或過(guò)濾方式達(dá)到固液分離目的。例如，對(duì)處理量不大、有機(jī)污染物濃度較低、排放標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格的廢水，可將有機(jī)膨潤(rùn)土過(guò)100目以上的篩，輻照處理后冷卻，以5000r/min左右的轉(zhuǎn)速離心5-20min，上層清液可直接排放。而水量大、有機(jī)污染物濃度高、需經(jīng)二級(jí)處理的廢水可在輻照處理后采取板框式壓濾等方式達(dá)到固液分離目的。但是本發(fā)明并不局限于此。
本發(fā)明使用的微波反應(yīng)器為矩形諧振腔式微波反應(yīng)器或波導(dǎo)形連續(xù)式微波反應(yīng)器，矩形諧振腔式微波反應(yīng)器一般使用間歇式操作，可用于水力負(fù)荷不大、排放標(biāo)準(zhǔn)較高、有機(jī)污染物難降解程度高的廢水處理場(chǎng)合，通過(guò)調(diào)節(jié)操作工藝條件可達(dá)到直接排放要求；波導(dǎo)形微波反應(yīng)器通常使用連續(xù)式或半連續(xù)式操作，適用于廢水量大、連續(xù)生產(chǎn)的場(chǎng)合，可處理有機(jī)污染物含量較高的廢水，視廢水特性不同可以采取直接排放或進(jìn)入下一級(jí)處理裝置等不同工藝。本發(fā)明的反應(yīng)器型式并不局限于這兩種類型。
本發(fā)明所述的有機(jī)膨潤(rùn)土用量和微波輻照能量調(diào)節(jié)可以任選一種模式操作，也可以以某種協(xié)調(diào)機(jī)制同時(shí)實(shí)施土量和能量的變化。根據(jù)本發(fā)明，可以在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)間歇式或連續(xù)式地處理含有有機(jī)污染物的廢水，根據(jù)廢水中有機(jī)物濃度與排放要求，以不同的工藝條件進(jìn)行操作，固液分離后，經(jīng)處理的水可直接排放或進(jìn)入下一級(jí)處理裝置。
必須指出，上述有機(jī)污染物包括有機(jī)染料、苯酚、苯胺、對(duì)硝基苯酚等有機(jī)物。但本發(fā)明適用處理的有機(jī)污染物并不局限于這些種類。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)廢水特點(diǎn)和排放要求，可以處理的有機(jī)污染物還可以包括許多其他種類，例如，多環(huán)芳烴、大分子有機(jī)物，以及其它有機(jī)污染物。
下面通過(guò)實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但發(fā)明并不局限于此。
實(shí)施例1在一個(gè)矩形諧振腔式微波反應(yīng)器中進(jìn)行酸性大紅染料廢水脫色。使用陽(yáng)離子型有機(jī)膨潤(rùn)土，有機(jī)改性劑為氯代十六烷基吡啶，廢水中酸性大紅濃度為25mg/L，有機(jī)膨潤(rùn)土與待處理廢水質(zhì)量比為1∶2000。微波功率700W，輻照一段時(shí)間2min后，冷卻至室溫，有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水混合物以離心方法達(dá)到固液分離，處理后水質(zhì)無(wú)色澄清，經(jīng)測(cè)定，脫色率在99％以上。
實(shí)施例2在一個(gè)矩形諧振腔式微波反應(yīng)器中進(jìn)行酸性藍(lán)染料廢水脫色，廢水中酸性藍(lán)染料濃度為25mg/L。使用雙陽(yáng)離子型有機(jī)膨潤(rùn)土，有機(jī)改性劑為氯代十六烷基吡啶和溴化四甲基銨，有機(jī)膨潤(rùn)土與待處理廢水質(zhì)量比為1∶1000。微波功率700W，輻照不同時(shí)間后，即以離心方法將有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水混合物進(jìn)行固液分離。經(jīng)測(cè)定，輻照10s-50s，脫色率已達(dá)到90％，輻照時(shí)間延長(zhǎng)至1min以上后，脫色率均在99％以上。
實(shí)施例3在一個(gè)矩形諧振腔式微波反應(yīng)器中進(jìn)行酸性黃染料廢水脫色，同時(shí)以恒溫振蕩脫色方法作為對(duì)比。廢水中酸性黃染料濃度為25mg/L。使用雙陽(yáng)離子型有機(jī)膨潤(rùn)土，有機(jī)改性劑為氯代十六烷基吡啶和溴化四甲基銨，有機(jī)膨潤(rùn)土與待處理廢水質(zhì)量比為1∶1000。使用離心方法將處理后的有機(jī)膨潤(rùn)土與廢水混合物進(jìn)行固液分離。微波功率700W，輻照10s-2min，脫色率為97％。而同樣用量的有機(jī)膨潤(rùn)土恒溫振蕩30min處理染料廢水的脫色率只有34％。
實(shí)施例4在一個(gè)矩形諧振腔式微波反應(yīng)器中進(jìn)行含對(duì)硝基苯酚廢水處理，廢水中對(duì)硝基苯酚濃度為50mg/L。所使用的有機(jī)膨潤(rùn)土為陽(yáng)離子型，有機(jī)改性劑為氯代十六烷基吡啶。有機(jī)膨潤(rùn)土過(guò)100目篩，與廢水固液質(zhì)量比為1∶3000。微波功率700W，輻照30s-3min。5000r/min離心5min分離固液兩相，上層清液脫色效果明顯，經(jīng)測(cè)定，對(duì)硝基苯酚去除率在85％以上。
權(quán)利要求
1.一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法，其特征在于將粒徑為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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法，其特征在于所說(shuō)微波反應(yīng)器微波功率為200-2000W，輻照時(shí)間為10s-30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法，其特征在于所說(shuō)固液質(zhì)量比在1∶1000-1∶5000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法，其特征在于所說(shuō)微波反應(yīng)器為矩形諧振腔式微波反應(yīng)器或波導(dǎo)形微波反應(yīng)器，微波頻率為2450MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法，其特征在于所說(shuō)脫色處理時(shí)采用的工藝為間歇式或連續(xù)式操作。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種使用微波與有機(jī)膨潤(rùn)土協(xié)同處理有機(jī)污染物的方法，其特征在于處理后廢水的固液分離可采取離心、過(guò)濾或絮凝等方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法，其特征在于所說(shuō)的有機(jī)膨潤(rùn)土為陽(yáng)離子型、雙陽(yáng)離子型或陰陽(yáng)離子型有機(jī)膨潤(rùn)土。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波協(xié)同有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水方法，其特征在于所說(shuō)的有機(jī)廢水的有機(jī)污染物為有機(jī)染料、苯酚、苯胺、對(duì)硝基苯酚有機(jī)污染物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微波協(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。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。
文檔編號(hào)C02F1/28GK1446753SQ0311625
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2003年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者李濟(jì)吾, 朱利中 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)