一种处理含氯苯酚废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于处理含氯苯酚废水的方法，属于污水处理技术领域。
【背景技术】
[0002]氯苯酚类有机化合物是土壤和地下水中常见的有机污染物，主要来源于炼油、炼焦、造纸，塑料和印染等行业。同时，氯苯酚还经常作为有机溶剂广泛应用于木材防腐和生产防锈剂、杀菌剂、杀虫剂、除草剂、油漆和涂料等领域。在氯苯酚的生产、存储、运输和应用过程中，部分氯苯酚不可避免地释放到自然环境中，引起严重的水体污染，其显著的毒性和难以降解性对人类健康和生态环境构成了严重的威胁。氯苯酚类有机物对生物组织具有较强的变性作用，特别是对鱼类、贝类等水生生物的毒性较大，一旦接触了被污染的水体，会强烈刺激皮肤和粘膜，并具有腐蚀性。氯苯酚类有机物还可能与血液中的细胞，功能蛋白等发生作用，导致肺、肝，肾脏以及神经系统损伤。因此，氯苯酚类有机污染物成为较受关注的一类优先控制的污染物。美国国家环境保护署规定的129种和我国环保部规定的68中环境优先控制的污染物名单中都包括了 2-氯苯酚(2-CP)，4_氯苯酚(4-CP)和2，4- 二氯苯酚(2，4-DCP)等氯苯酚类物质。一般而言，氯苯酚类有机物的毒性随着氯代程度的增加而增加。氯代程度越高，氯苯酚类有机物的亲脂性(亲油性)越大，被生物体摄取的可能性越大，毒性也越大。由于分解和生物降解性都很低，环境中残留的氯苯酚类有机物能长期稳定存在，在氧气充足的水体中半衰期可达到几个月，在土壤及沉淀物里可以达到几年甚至十几年。因此，含氯苯酚的工业废水在排放进入城市污水处理厂和回收水体之前，必须把氯苯酚类有机物从水体中去除。4-CP和2，4-DCP是典型的氯苯酚类有机物污染物。
[0003]在净化处理氯苯酚类有机污染物时，主要的处理方法有吸附法、化学氧化法、混凝法、萃取法、光化学氧化法，氢解技术等。在这些方法中，处理含氯苯酚废水的技术普遍存在去除效率低，成本高和处理周期过长等技术问题。而吸附法被认为是最经济、最有效、操作最简便，最适合工业流程操作的方法。为了解决此类问题，多年来人们一直致力于发展各种高效、廉价的水处理吸附剂。同时，含氯苯酚废水的实际工艺参数很少有系统性的研宄。因此，研宄一种能够用于含氯苯酚废水处理、工艺参数完备的技术方法具有重要的实际意义。表面活性剂改性的蒙脱土总是被用于有机钻井泥浆中并加强原油的开采效率，但是，表面活性剂改性的蒙脱土从来都没有被作为有机污染物的吸附剂，应用于污水处理领域。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有氯苯酚废水处理存在的缺点和不足，提供了一种高效率、经济的处理含氯苯酚废水的方法。
[0005]本发明处理含氯苯酚废水的方法，包括以下步骤:
[0006](I)处理剂的制备:
[0007]①按照Ig:4mL的比例将蒙脱土(Mt)分散在水与乙醇体积比1:1的混合溶液中，以100-150转/分钟的转速搅拌25-35分钟，成为蒙脱土分散体系；
[0008]②按照0.25g:1mL的比例将十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)溶解于蒸馏水中；以100-150转/分钟的转速搅拌25-35分钟，制成第一种阳离子表面活性剂溶液；或者按照0.31g:lmL的比例将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解于蒸馏水中，以100-150转/分钟的转速搅拌25-35分钟，制成第二种阳离子表面活性剂溶液；
[0009]③按照1.0阳离子交换容量(CEC)把步骤②中的第一种或第二种阳离子表面活性剂溶液加入到步骤①中的蒙脱土分散体系中；在50-60°C的温度下，以100-150转/分钟的转速持续搅拌4-6小时，制成混合体系；
[0010]④对混合体系反复用蒸馏水清洗并离心，将多余的阳离子表面活性剂(DTAB或CTAB)洗去，直到混合体系的上层清液中无溴离子存在(通过AgNO3检测法检测)，然后在65°C下对混合体系干燥12小时，制成处理剂1.0CEC-DTAB-Mt或者1.0CEC-CTAB-Mt ；
[0011 ] (2)对废水进行水质测试，测试指标为pH值、含4-CP和2，4-DCP的浓度，若pH值不在3-12之间，则用pH调节剂调节pH值为3-12，然后根据含4-CP和2，4-DCP的浓度向废水中按照1.0g/L-8.0g/L的投加量加入步骤(I)制备的处理剂；
[0012]采用紫外-分光光度法，在279nm和286nm波长处分别测定4-CP和2，4-DCP的浓度；当PH值大于8时，在297nm和305nm处测定4-CP和2，4-DCP的浓度，因为当pH值大于8时，4-CP和2，4-DCP的最大吸收波长会滑动至297nm和305nm。
[0013]pH调节剂为盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙、氨水中的一种。
[0014](3)处理剂投加时对含氯苯酚废水进行搅拌，搅拌速度100-150转/分钟，搅拌时间为5分钟-6小时，然后离心沉降10-15分钟；
[0015](4)过滤收集步骤(3)离心沉降后的沉淀物；对处理后的废水进行残余4-CP和2，4-DCP浓度的测定，达标后排放，否则调整处理剂投加量直至达标。
[0016]步骤(2)中向废水中投加量处理剂时废水的温度为293K-313K。降低温度有助于4-CP和2，4-DCP的去除。
[0017]对于含氯苯酚废水，搅拌是一个重要的影响因素。选择一个合适的搅拌速度，既有利于药剂的混合均匀，絮体的形成，又能增加粘土颗粒与有机污染物之间碰撞几率，有利于处理剂对污染物的吸附。吸附时间的长短直接影响出水中的污染物含量，较短的时间不足以去除污染物，但吸附时间过长，工艺流程和设施难以接受。其次，水体的pH值、温度也是影响水中污染物去除的重要因素之一。
[0018]本发明采用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面改性剂，对蒙脱土(Mt)颗粒表面进行疏水改性。经过改性后，Mt颗粒表面由亲水性转变为疏水性，增强了处理剂对水体中氯苯酚类有机物的疏水作用，并且增强了氯苯酚类有机物在改性的Mt上的分配作用，从而大大提高了处理剂对4-CP和2，4-DCP的吸附能力。
[0019]本发明采用矿藏资源丰富，价格低廉的Mt和阳离子表面活性剂DTAB和CTAB制备了两种处理剂，而且所需处理条件简单，对不同水力条件都有很好的适应性。对于含氯苯酚废水的处理去除效率高，减少了对天然水体和地下水的污染。
【附图说明】
[0020]图1是实施例1中4-CP和2，4-DCP去除率随pH值变化的示意图。
[0021]图2是实施例1中两种处理剂1.0CEC-DTAB-Mt和1.0CEC-CTAB-Mt的Zeta电势随pH值变化的示意图。
[0022]图3是实施例1中两种处理剂1.0CEC-DTAB-Mt和1.0CEC-CTAB-Mt分别与4-CP和2，4-DCP经吸附过程后形成的沉淀复合物的扫描透射电镜照片。其中，(a)是1.0CEC-DTAB-Mt-4-CP，(b)是1.0CEC-DTAB-Mt-2，4-DCP，(c)是1.0CEC-CTAB-Mt-4-CP，(d)是 1.0CEC-CTAB-Mt-2, 4-DCP。
[0023]图4是实施例2中4-CP和2，4-DCP的去除率随两种处理剂投加量变化的示意图。
[0024]图5是实施例3中4-CP和2，4-DCP的去除率随接触时间变化的示意图。
[0025]图6是实施例4中4-CP在1.0CEC-DTAB-Mt和1.0CEC-CTAB-Mt上吸附后去除率随温度变化的示意图。
[0026]图7 是实施例 4 中 2，4-DCP 在 1.0CEC-DTAB-Mt 和 1.0CEC-CTAB-Mt 上吸附后去除率随温度变化的示意图。
【具体实施方式】
[0027]本发明首先按以下过程制备两种处理剂:
[0028]①按照Ig:4mL的比例将蒙脱土(Mt)分散在水与乙醇体积比1:1的混合溶液中，在磁力搅拌器上以100-150转/分钟的转速搅拌25-35分钟，成为蒙脱土分散体系；
[0029]②按照0.25g:1mL的比例将十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)溶解于蒸馏水中；在磁力搅拌器上以100-150转/分钟的转速搅拌25-35分钟，制成第一种阳离子表面活性剂溶液；
[0030]③按照1.0阳离子交换容量(CEC)把步骤②中的阳离子表面活性剂溶液加入到步骤①中的蒙脱土分散体系中；在50-60°C的温度下，以100-150转/分钟的转速持续搅拌4-6小时，制成混合体系；
[0031]④对混合体系反复用蒸馏水清洗并离心，将多余的阳离子表面活性剂(DTAB)洗去，直到混合体系的上层清液中无溴离子存在(AgNO3检测法)，然后在65°C下对混合体系干燥12小时，制成第一种处理剂1.0CEC-DTAB-Mt ；
[0032]⑤按照0.31g:lmL的比例将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解于蒸馏水中，以100-150转/分钟的转速搅拌25-35分钟，制