含油废水应用改性粘土进行处理的研究

1实验

1.1 实验粘土

实验所用粘土采自某地地下80—100cm处,土样有关参数见表1｡

1.2 含油废水

实验中所用的含油废水均为实验室配制的模拟废水｡浮上一分散态､溶解态含油废水由10号柴油配制而成,乳化油废水采用某机械切削车间乳化液｡

1.3 实验方法

实验中采用三根高300mm､内径17mm的玻璃柱,各土柱均装入14g土高约50mm｡1^#土柱装原土,用于对照,2#土柱经与粘土离子交换容量相当的溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)溶液改性,3^#土柱将CTMAB表面活性剂直接加入废水中与废水一起过柱｡各根土柱同时进水,废水液面高度控制在200mm,每日测定一次渗出水样,当水含油浓度与进水浓度相近时,认为吸附达到饱和｡

吸附达到饱和后,改用清水进行淋出实验｡分数次淋洗,每次水量180ml,开始保持水柱高200mm,自然落干,每次进水取三个淋出液进行含油分析｡

1.4 粘土改性

实验中用双十八烷基氯化铵､十六烷基吡啶､溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)对粘土进行改性,试验结果相似｡现以CTMAB为例,用100ml0.05mol/L溶液对15g粘土进行淋滤改性,再用100ml纯水淋洗,测定滤出液中季胺阳离子和Br-浓度,计算粘土中被交换吸附上的季胺阳离子占粘土交换容量(CEC)的94%,Br^-几乎未被吸附｡

2 结果与讨论

2.1 浮上一分散态含油废水(2288.0mg/L)土柱实验结果与讨论

2.1.1 含油废水截留实验

渗出液含油浓度随渗出液体积的变化而变化｡1^#土柱当渗出液体积为50ml时,其含油浓度就达98.0mg/L,当渗出液体积为1500ml时含油浓度达到2242mg/L,接近进水浓度,说明含油废水很易穿透土层;2^#土柱渗出50ml水时,其浓度18.4mg/L,到渗出液体积为1500ml时,含油浓度785.0mg/L,仅为进水浓度的34.3%,还可以截留油类｡由此可见,粘土经CTMAB阳离子表面活性剂改性后,对油类的截留能力大大提高｡

表2为两土柱对油的截留能力比较｡

2.1.2 清水淋出实验

为了比较两土柱中截留油对地下水可能存在的潜伏性污染,特进行清水淋出实验｡淋出液含油浓度随淋出液体积的变化而变化｡经过720ml清水淋滤,1^#土柱渗出液含油浓度从2140.0mg/L降低到150.0mg/L左右,土柱释放油302.4mg,占土柱中油总量的15.65%,如果继续淋滤,则土柱中油类的释放量将继续增加,可见清水对土柱中残留油类的淋出能力较强,对地下水的潜在污染大｡

2^#土柱淋出液含油浓度从692.0mg/L下降到18.2mg/L,土柱释放油48.6mg,占土柱中油总量的1.64%说明2^#土柱中残留油稳定性较好,清水对其淋出能力弱,从而减轻了对地下水的潜在污染｡

2.2 低浓度含油废水(以溶解态为主,72.0mg/L)土柱实验结果与讨论

2.2.1 含油废水截留实验

1^#土柱当渗出液体积为100ml时,渗出液浓度为0.5mg/L,随后逐渐上升,到3200ml时,达到71.5mg/L,吸附达到饱和｡2#土柱渗出液体积为100ml时,含油浓度为0.5mg/L,此后缓慢上升,到3200ml时,渗出液浓度也仅为41 5mg/L,说明其还能截留油类｡3#土柱渗出液含油浓度由200ml时的8.0mg/L降低到380ml时的6.5mg/L,到3200ml时达到49 0mg/L,渗出液含油浓度一直略高于2^#土柱,这主要是因为3#土柱中的粘土是随含油废水的过柱而逐渐被废水中的CTMAB表面活性剂改性成有机粘土的,刚开始时有机粘土含量较少,故渗出液含油浓度较高,在200ml时存在一“临界点”,渗出液体积小于200ml,截油以未改性粘土为主,超过200ml时,截油以改性有机粘土为主,到380ml时,渗出液含油浓度下降到6.5mg/L,此后逐渐增大,又由于3#土柱中改性有机粘土始终少于2^#土柱,故渗出液含油浓度一直略高于2^#土柱,但3^#土柱截油效果亦明显好于1^#土柱(表4)｡

2.2.2 清水淋出实验

经过540ml清水淋滤,1^#土柱渗出液含油浓度从开始的68.2mg/L下降到7.0mg/L,土柱释放油7.67mg,占土柱中油总量的7.40%｡2^#土柱渗出液含油浓度由10ml时的37.0mg/L降低到1.0mg/L左右,土柱释放油2.13mg,占土柱中油总量的1.21%｡可见2#土柱截留的油类比1^#土柱中的稳定,不易被清水淋出｡

3小结

3.1 含油废水截留实验表明:经阳离子表面活性剂溶液改性土柱对水中各种状态油类的截留能力大大增强,改性土柱截油率均比原土柱提高了30%左右｡

3.2 清水淋出实验表明:经阳离子表面活性剂溶液改性土柱所截留油类不易被清水淋出,改性土柱油释放率均比原土柱降低了6倍以上｡

3.3 粘土经季胺阳离子改性后,疏水亲油性增强,同时使粘土结构的层间距增大,从而大大提高了吸附水中油类等有机污染物的能力｡

参考文献

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