基本信息
- 項目名稱：
- 一種環(huán)境友好型膨潤土類水處理劑的制備及應用研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 以天然低品位鈣基膨潤土為主要原料，利用天然的、無毒無害的殼聚糖作為改性劑，采用微波法首創(chuàng)制備環(huán)境友好型水處理劑——殼聚糖改性膨潤土。測試了改性后膨潤土的晶體結(jié)構和物化性能，證明改性后膨潤土比表面積、層間距和晶體基本結(jié)構未發(fā)生明顯變化，但卻具有良好的吸附潛力。作為水處理劑應用于實際廢水處理，確定了其在高濁度鋼鐵廢水、焦化廢水的最佳處理條件。實驗證明該水處理劑應用范圍廣，處理效果好。
- 詳細介紹：
- 本項目以我省儲量豐富的低品位鈣基膨潤土為主要原料，利用天然的、無毒無害的高聚物殼聚糖作為改性劑，對膨潤土進行改性，采用微波法首創(chuàng)制備出吸附性能高、環(huán)保性能好、應用領域多的新型水處理劑——殼聚糖改性膨潤土。 確定了改性膨潤土的制備工藝條件為：殼聚糖脫乙酰度為90%，膨潤土與殼聚糖溶液的土液比為1.5，殼聚糖溶液濃度為7.5g/L，浸潤時間為75min，微波加熱時間為5min。 利用比表面積測試儀、IR光譜分析、X-射線衍射分析、掃描電鏡分析等先進測試手段測試了改性后膨潤土的晶體結(jié)構和物化性能。證明改性后膨潤土比表面積、層間距和晶體基本結(jié)構未發(fā)生明顯變化,但卻具有良好的吸附潛力，為其在水處理領域的應用提供了理論依據(jù)和技術支持。 對改性膨潤土的吸附性能進行了系統(tǒng)研究。作為水處理劑應用于實際廢水處理，確定了其在高濁度鋼鐵廢水、焦化廢水的最佳處理條件。 殼聚糖改性膨潤土處理高濁度鋼鐵廢水最佳工藝條件為：無需調(diào)節(jié)廢水pH，投土量為4.0g?L-1，投土粒度為0.150mm，攪拌時間為10min，攪拌速度為100r?min-1。對于濁度為9 250～9 480NTU的鋼鐵廢水,濁度去除率η達到99.9%。出水水質(zhì)滿足《再生水作循環(huán)冷卻水水質(zhì)》(HG/T3923－2007)的水質(zhì)要求。處理焦化廢水的最佳處理條件：投土量為10g?L-1，pH值為8.6，攪拌時間30min，離心時間12min。改性膨潤土對焦化廢水CODCr的去除率達到82.5%以上。實驗證明，殼聚糖改性膨潤土對廢水的處理效果明顯優(yōu)于膨潤土和殼聚糖，這種新型環(huán)境友好型水處理劑應用范圍廣，產(chǎn)品具有通用性，應用前景好。 殼聚糖改性膨潤土這種新型環(huán)境友好型水處理劑的開發(fā)，為廢水處理開辟一條新途徑，引領水處理技術的又一次進步，具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品撰寫的目的： 1.研制新型的環(huán)境友好型殼聚糖改性膨潤土水處理劑的制備方法。 2.拓展殼聚糖改性膨潤土用于實際廢水處理的應用領域。 作品撰寫的基本思路： 1.采用微波法首創(chuàng)制備殼聚糖改性膨潤土，確定制備條件。 2.測試改性后膨潤土的晶體結(jié)構和物化性能。 3.應用于實際廢水處理，確定其在焦化水、高濁度水的最佳處理條件。
科學性、先進性及獨特之處
- 作品的科學性、先進性： 1.本研究成果屬環(huán)境友好型水處理劑，是近年來國內(nèi)外研究的熱點之一。 2.對于解決我國膨潤土利用率低和水資源短缺的問題都具有積極意義。 作品的獨特之處： 1.首創(chuàng)微波法進行殼聚糖改性膨潤土的制備，填補了制備方法空白。 2.應用于高濁度鋼鐵廢水和焦化廢水。填補應用領域空白。 3.殼聚糖改性膨潤土具有良好的吸附性能。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1.該水處理劑廉價、高效、環(huán)保，屬當今環(huán)保污水處理技術新品。 2.本研究成果既實現(xiàn)了膨潤土的資源利用，又實現(xiàn)了制備、處理的綠色化。 3.殼聚糖改性膨潤土既適應傳統(tǒng)水處理藥劑生產(chǎn)廠家引進新技產(chǎn)品更新?lián)Q代，又適合普通中小企業(yè)和個人進入發(fā)展空間巨大、利潤豐厚、剛剛才起步的環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)發(fā)展，必將為廢水處理技術的改善及膨潤土資源的廣泛利用、提升其資源價值產(chǎn)生重大影響。
學術論文摘要
- 本著開發(fā)、利用膨潤土資源的原則，以我省天然低品位鈣基膨潤土為主要原料，利用天然的、無毒無害的殼聚糖作為改性劑，采用微波法首創(chuàng)制備環(huán)境友好型水處理劑——殼聚糖改性膨潤土。利用比表面積測試儀、IR光譜分析、X-射線衍射分析、掃描電鏡分析等測試手段，測試了改性后膨潤土的晶體結(jié)構和物化性能，證明改性后膨潤土比表面積、層間距和晶體基本結(jié)構未發(fā)生明顯變化，但卻具有良好的吸附潛力。作為水處理劑應用于實際廢水處理，確定了其在高濁度鋼鐵廢水、焦化廢水的最佳處理條件。實驗證明該水處理劑應用范圍廣，處理效果好。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 按鑒定證書鑒定結(jié)論原文簡要填寫：(詳見附加材料1) 該成果技術先進、創(chuàng)新性突出，達到同類產(chǎn)品國際先進水平。
參考文獻
- 主要參考文獻： [1]沈陽化工學院(邵紅、馬勇).一種環(huán)境友好型改性膨潤土及其制備方法:遼寧,CN200710010951.7[P].2007-10-24. [2]邵紅,肖宏康,李輝,宋迎春.殼聚糖負載膨潤土處理高濁度廢水的效果[J].生態(tài)環(huán)境學報,2009,18(5). [3]邵紅,姜超,李輝,肖宏康.殼聚糖改性膨潤土處理焦化廢水的實驗研究[J].生態(tài)環(huán)境學報,2010,(5).
同類課題研究水平概述
- 目前，水處理技術中的普遍采用的方法是絮凝法。絮凝劑的開發(fā)又是絮凝技術的關鍵。絮凝劑的種類很多，一般可分為無機絮凝劑、有機高分子絮凝劑、生物絮凝劑三大類。無機絮凝劑以鋁鹽和鐵鹽為代表，具有絮體沉降快、密集等優(yōu)點，但用量大，在應用中會帶入大量無機離子造成二次污染。以聚丙烯酰胺為代表的人工合成有機高分子絮凝劑，雖然用量少、效果好、無腐蝕性等優(yōu)點，但其單體具有強烈的神經(jīng)毒性和“三致”，目前英美等國已經(jīng)嚴格限制其用量。生物絮凝劑作為一類新型絮凝劑，其廣譜的絮凝活性，可生物降解性及應用安全性顯示了它在水處理獨特的優(yōu)越性。但原材料價格高、絮凝劑產(chǎn)量低、絮凝活性弱導致其生產(chǎn)成本過高成為其推廣應用的主要障礙。 隨著環(huán)保材料的研制開發(fā)應用，膨潤土因其良好的物化、礦物性能及來源廣泛、價格低廉等優(yōu)勢受到環(huán)境保護學科和礦物加工領域的熱切關注。目前對膨潤土改性的主要方法包括無機改性、有機改性和無機-有機復合改性，不可忽視的是這些改性方法或者大幅度地增加了能量的投入，或者向天然膨潤土中引入了重金屬離子、有機化合物、強酸等對環(huán)境二次污染的成分，或者加工、操作方法比較繁雜。殼聚糖具有無毒、無害、生物相容性和多功能性等特點，并且易于進行化學修飾改性，將其作為一種新型的改性劑改性膨潤土，是當前研究的熱點之一。 國內(nèi)外對于膨潤土的殼聚糖改性研究主要使用的是水熱法，我們的研究項目首創(chuàng)微波法制備殼聚糖改性膨潤土。較常規(guī)的水熱合成法工藝簡單、操作簡便，成本低廉。由于微波法消除了內(nèi)擴散的影響，所需的反應時間比常規(guī)水熱法縮短近280倍（常規(guī)水熱法需20～50 h，微波法需5～10 min）；另外，由于反應后物料結(jié)成塊狀，過濾及洗滌容易，產(chǎn)品損失少，同時對殼聚糖的消耗量僅為常規(guī)法殼聚糖用量的1/7 （常規(guī)水熱法，殼聚糖含量為改性土的26～30 %；微波法中殼聚糖含量為改性土的為3～5 %）。本研究提出一種新的膨潤土改性理念和方法。即原料的天然性、產(chǎn)品的通用性、操作的簡捷性、無二次污染性。填補了國內(nèi)外關于殼聚糖改性膨潤土的制備方法的空白。 殼聚糖改性膨潤土應用于實際廢水處理研究，目前外文僅見研究處理煉油廢水、印染廢水、含酚和重金屬廢水的文獻，以及以殼聚糖與膨潤土為主要原料制備一種載體微生物來處理煉油、焦化等廢水的文獻。將其應用于焦化、高濁度鋼鐵等工業(yè)廢水中的應用研究國內(nèi)外未見報道。
