专利名称：微波协同有机膨润土处理有机废水方法
技术领域：
本发明涉及一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法。更具体地说，在微波反应器中，通过对有机膨润土用量、微波辐照能量等关键因素的动态调节得到较高的有机污染物去除率。
背景技术：
有机膨润土由于具有良好的分散性和乳化性，被用作食品脱色除浊剂、化妆品添加剂、石油钻井助剂等，应用非常广泛。近年来，人们利用其吸附性能和亲油疏水性，将有机膨润土应用于环保产业，处理有机废水，从有机膨润土制备和吸附工艺路线的创新方面改善膨润土的吸附特性，由于正确处理了吸附工艺和新型有机膨润土开发的相互作用关系，有机膨润土处理有机污染物的研究，取得了一定的成绩。国内外均有报道，如Sang-Mo Koh，Joe Boris Dixon(SouthKorea)等处理含苯和苯酚的废水，Konduru R.Ramakrishna，T.Viraraghavan(Canada)等进行染料废水脱色，国内也有较多文献报道使用有机膨润土进行染料废水脱色和处理苯酚、苯胺、对硝基苯酚等有机污染物的方法。但是，这些技术的最大特点是利用有机膨润土自身的吸附能力，最大的弊端是需较长时间才能达到吸附平衡，设备和流程复杂，费时耗能，工业化的成本高。因此目前还未能实际应用于工业化废水处理。
目前，有机膨润土处理废水的常用方法是将干燥、粉碎、过筛后的有机膨润土在100-120℃下活化1-2hr，与待处理有机废水充分混合均匀，振荡30min或更长时间，然后将固、液相分离，得到经处理可供排放的水。这种方法最大的缺点是有机膨润土需经高温活化，达到吸附有机污染物平衡时间较长，造成处理废水的操作时间较长，费时耗能非常严重，无法经济地应用于环保产业。此外，有机污染物的去除率也不理想，对一些难降解有机物，难以达到排放标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法。
它是将粒径为40-200目有机膨润土与有机废水混合，其固-液质量比为1∶500-1∶5000，然后流入一个微波反应器中，施加200-5000W的微波功率辐照10s-30min进行脱色与净化处理，再进行固-液两相分离，废水得到净化处理后排放。
本发明优点是1)废水净化处理时间大大缩短。通过微波辐照处理，使有机膨润土对废水中的有机污染物迅速达到吸附平衡，以较短的处理时间得到较高的污染物去除率，实现难降解有机废水在短时间内得到高效吸附净化，达到排放标准。
2)污染物去除效率提高。如对酸性大红染料废水的处理，经微波辐照处理一定时间后，CPC有机膨润土的脱色率可达99％以上，而常规吸附处理的去除率仅60％左右。
3)操作工艺简便。使用微波辐照处理，不需搅拌，可简化操作工艺，扩大有机膨润土的应用前景。
具体实施例方式
本发明将有机膨润土与待处理有机废水混合均匀后，在微波处理装置中辐照，以微波的热效应和非热效应增强有机膨润土的去除效果，降低能耗，在较短时间内达到高的处理效果。通过控制有机膨润土的用量与微波辐照能量得到理想的有机污染物去除率。
考虑到待处理废水中有机污染物含量和排放标准的要求，可通过改变有机膨润土的用量达到不同的处理效果。有机膨润土的用量以有机膨润土与待处理废水质量比为衡量指标。一般，综合考虑到处理效果和工艺经济性，有机膨润土与待处理废水质量比范围可在1∶500-1∶5000之间，但本发明不局限于这个水平。
本发明中微波辐照能量的调节可通过固定微波功率，改变辐照时间完成；或固定辐照时间，改变微波功率；也可以同时改变微波功率和辐照时间，以满足特殊的应用需要。其中，所使用的微波源频率为2450MHz，常用的微波功率范围在200-5000W之间，通常辐照时间范围在10s-30min之间。考虑溶液中的水易吸收微波，导致有机膨润土与废水混合液迅速升温、达到沸腾的问题，本发明可控制辐照时间。例如，对有机污染物含量不大、有机膨润土用量高、短时间内即能达到吸附平衡的废水，控制辐照时间在5min之内即可达到较高的污染物去除率。而对于需要较长辐照时间的处理工艺，可采用脉冲式辐照工艺，即辐照一定时间后停止辐照，待水温降至沸点以下再进行辐照，如此循环，直至达到去除目的。但是本发明不局限于此。
本发明所用的有机膨润土使用前应经干燥、粉碎，以提高处理效率。为保证稳定的处理结果，可将膨润土粉碎后过40-200目筛，微波辐照前先与待处理废水混合均匀。处理后的膨润土与废水混合物可采取离心或过滤方式达到固液分离目的。例如，对处理量不大、有机污染物浓度较低、排放标准较严格的废水，可将有机膨润土过100目以上的筛，辐照处理后冷却，以5000r/min左右的转速离心5-20min，上层清液可直接排放。而水量大、有机污染物浓度高、需经二级处理的废水可在辐照处理后采取板框式压滤等方式达到固液分离目的。但是本发明并不局限于此。
本发明使用的微波反应器为矩形谐振腔式微波反应器或波导形连续式微波反应器，矩形谐振腔式微波反应器一般使用间歇式操作，可用于水力负荷不大、排放标准较高、有机污染物难降解程度高的废水处理场合，通过调节操作工艺条件可达到直接排放要求；波导形微波反应器通常使用连续式或半连续式操作，适用于废水量大、连续生产的场合，可处理有机污染物含量较高的废水，视废水特性不同可以采取直接排放或进入下一级处理装置等不同工艺。本发明的反应器型式并不局限于这两种类型。
本发明所述的有机膨润土用量和微波辐照能量调节可以任选一种模式操作，也可以以某种协调机制同时实施土量和能量的变化。根据本发明，可以在一个反应器内间歇式或连续式地处理含有有机污染物的废水，根据废水中有机物浓度与排放要求，以不同的工艺条件进行操作，固液分离后，经处理的水可直接排放或进入下一级处理装置。
必须指出，上述有机污染物包括有机染料、苯酚、苯胺、对硝基苯酚等有机物。但本发明适用处理的有机污染物并不局限于这些种类。根据现场废水特点和排放要求，可以处理的有机污染物还可以包括许多其他种类，例如，多环芳烃、大分子有机物，以及其它有机污染物。
下面通过实例进一步说明本发明，但发明并不局限于此。
实施例1在一个矩形谐振腔式微波反应器中进行酸性大红染料废水脱色。使用阳离子型有机膨润土，有机改性剂为氯代十六烷基吡啶，废水中酸性大红浓度为25mg/L，有机膨润土与待处理废水质量比为1∶2000。微波功率700W，辐照一段时间2min后，冷却至室温，有机膨润土与废水混合物以离心方法达到固液分离，处理后水质无色澄清，经测定，脱色率在99％以上。
实施例2在一个矩形谐振腔式微波反应器中进行酸性蓝染料废水脱色，废水中酸性蓝染料浓度为25mg/L。使用双阳离子型有机膨润土，有机改性剂为氯代十六烷基吡啶和溴化四甲基铵，有机膨润土与待处理废水质量比为1∶1000。微波功率700W，辐照不同时间后，即以离心方法将有机膨润土与废水混合物进行固液分离。经测定，辐照10s-50s，脱色率已达到90％，辐照时间延长至1min以上后，脱色率均在99％以上。
实施例3在一个矩形谐振腔式微波反应器中进行酸性黄染料废水脱色，同时以恒温振荡脱色方法作为对比。废水中酸性黄染料浓度为25mg/L。使用双阳离子型有机膨润土，有机改性剂为氯代十六烷基吡啶和溴化四甲基铵，有机膨润土与待处理废水质量比为1∶1000。使用离心方法将处理后的有机膨润土与废水混合物进行固液分离。微波功率700W，辐照10s-2min，脱色率为97％。而同样用量的有机膨润土恒温振荡30min处理染料废水的脱色率只有34％。
实施例4在一个矩形谐振腔式微波反应器中进行含对硝基苯酚废水处理，废水中对硝基苯酚浓度为50mg/L。所使用的有机膨润土为阳离子型，有机改性剂为氯代十六烷基吡啶。有机膨润土过100目筛，与废水固液质量比为1∶3000。微波功率700W，辐照30s-3min。5000r/min离心5min分离固液两相，上层清液脱色效果明显，经测定，对硝基苯酚去除率在85％以上。
权利要求
1.一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法，其特征在于将粒径为40-200目有机膨润土与有机废水混合，其固-液质量比为1∶500-1∶5000，然后流入一个微波反应器中，施加200-5000W的微波功率辐照10s-30min进行脱色与净化处理，再进行固液两相分离，废水得到净化处理后排放。
2.根据权利要求1所述的一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法，其特征在于所说微波反应器微波功率为200-2000W，辐照时间为10s-30min。
3.根据权利要求1所述的一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法，其特征在于所说固液质量比在1∶1000-1∶5000。
4.根据权利要求1所述的一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法，其特征在于所说微波反应器为矩形谐振腔式微波反应器或波导形微波反应器，微波频率为2450MHz。
5.根据权利要求1所述的一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法，其特征在于所说脱色处理时采用的工艺为间歇式或连续式操作。
6.按照权利要求1所述的一种使用微波与有机膨润土协同处理有机污染物的方法，其特征在于处理后废水的固液分离可采取离心、过滤或絮凝等方式。
7.根据权利要求1所述的一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法，其特征在于所说的有机膨润土为阳离子型、双阳离子型或阴阳离子型有机膨润土。
8.根据权利要求1所述的一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法，其特征在于所说的有机废水的有机污染物为有机染料、苯酚、苯胺、对硝基苯酚有机污染物。
全文摘要
本发明公开了一种微波协同有机膨润土处理有机废水方法。它是将粒径为40－200目有机膨润土与有机废水混合，其固－液质量比为1∶500－1∶5000，然后流入一个微波反应器中，施加200－5000W的微波功率辐照10s－30min进行脱色与净化处理，再进行固－液两相分离，废水得到净化处理后排放。本发明优点是1)废水净化处理时间大大缩短；2)污染物去除效率提高。如对酸性大红染料废水的处理，经微波辐照处理一定时间后，CPC有机膨润土的脱色率可达99％以上，而常规吸附处理的去除率仅60％左右；3)操作工艺简便。使用微波辐照处理，不需搅拌，可简化操作工艺，扩大有机膨润土的应用前景。
文档编号C02F1/28GK1446753SQ0311625
公开日2003年10月8日 申请日期2003年4月7日 优先权日2003年4月7日
发明者李济吾, 朱利中 申请人:浙江大学