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影響膨潤土礦物吸附作用的因素是:
1)膨潤土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強。
2)膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論,進行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高,粉碎礦物越細(xì),吸附作用越強。
3)溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論,膨潤土礦物晶體帶負(fù)電,在形成雙電層時會進行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會壓縮膨潤土顆粒雙電層,抑制膨潤土的分散和擴散,甚至使膨潤土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
膨潤土廣泛應(yīng)用于鉆井業(yè),海邊鉆井等工程需要抗鹽膨潤土來保證順利進行??果}膨潤土能在鹽堿環(huán)境下保持泥漿切力,在泥漿中形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
造漿抗鹽膨潤土濾失量小于14ml,在海水、高礦化度水質(zhì)條件下可形成穩(wěn)定的高懸浮性泥漿體系,形成低滲透、柔韌、薄而致密的良好濾餅層,從而有利于穩(wěn)定井壁、抑制泥漿流失。
且不受地理環(huán)境位置限制,可以就地取水造漿,解決了世界上抗鹽膨潤土濾失量過大(140~160ml)的弊端。尤其適用于鹽堿污染環(huán)境,分散溶解速度快,造漿率高,飽和鹽水地層也可施工。
膨潤土在制漿造紙工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢在于吸附性能和脫色能力較強,通過對廢水中污染物的吸附來達(dá)到降低COD和脫色的目的。
用于廢水處理的膨潤土通常要進行有機改性以增強其對有機污染物的吸附能力。常用的有機改性劑為有機胺陽離子表面活性劑,如氯化十六烷基(CPC)、化十六烷基三甲銨(CTMBA)、氯化十四(TPC)等。改性膨潤土對有機質(zhì)有很強的親合力,有機質(zhì)不僅可以被吸附于顆粒表面,而且也可以進入到膨潤土的層間,形成膨潤土—有機物復(fù)合體,另外改性膨潤土對重金屬離子都有良好的吸附作用。根據(jù)固體吸附的理論,進行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高,粉碎礦物越細(xì),吸附作用越強。
在堿法造紙或硫酸鹽造紙制漿過程中,產(chǎn)生的蒸煮廢水稱為黑液,其顏色深黑,有臭味,生產(chǎn)1t紙漿產(chǎn)生的黑液為15~20m3,全國水污染總量的30%來自造紙黑液,污染嚴(yán)重。用膨潤土處理造紙黑液在國外早有報道。
武漢化工學(xué)院的孫家壽等經(jīng)硅交聯(lián)和有機物改性制成有機交聯(lián)膨潤土(TBC),研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值=4.5,TBC用量為24g/L H2O時,在常溫下攪拌吸附60min后,其對COD的吸附效率為61.5%,吸附容量為549.3mgCOD/g。
此外,膨潤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,選擇出優(yōu)化的工藝條件,色度、COD去除率分別達(dá)90%和70%。
邵紅等以鈉基膨潤土為原料,合成了鎳鋯-無機柱撐、鎳鋯-有機柱撐系列改性膨潤土,比較了不同改性膨潤土對造紙廢水的處理效果,研究結(jié)果表明,有機柱撐膨潤土對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%。
在廢紙回收系統(tǒng)中,膨潤土(單獨用或和滑石粉組合使用)可以通過將油墨和膠粘物吸附和系縛到纖維上,從而使油墨和膠粘物沉積到紙機各部件的趨勢減到的小程度。廢紙循環(huán)使用中,成紙中有用裸眼可見的斑點,這些斑點是由于油墨粒子具有“難于分散性質(zhì)”而分散得差的結(jié)果。粒子通常是片狀,厚度值從幾微米(小粒子)到10μm(較大粒子),在廢紙制漿過程中用機械分散的方法控制斑點,粒子被機械破碎,減小粒子尺寸使斑點成為不可見的。這些粒子不被除去而留于漿料中,故紙漿成為灰色,使白度大大降低。同時在膨脹壓的作用下.粘稠的凝膠體會進入建筑物的裂縫中,起剜密封防水的作用。
若加入膨潤土到廢紙配料中,可防止斑點形成,膨潤土能減小油墨粒子尺寸,使其能通過洗滌從漿中除去,或者聚集小油墨粒子成大尺寸的粒子,可以通過浮選或離心凈化達(dá)到有效的除去,從而提高紙漿的白度。
膨潤土在整個過程中起到了吸附、分散、沉積物控制、抗再沉淀等多種作用。