用膨润土制备造纸废水处理用混凝剂的研究

膨润土的矿物成分主要是蒙脱石,其化学组成为
0.5(Ca,Na)0.66(Al,Mg,Fe)4(SiAl)8O2(OH)4H2O 它是由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体
形成 2:1 层间网状形的晶体结构,具有较大的表面积(600~800m2/g)和较强
膨润土的矿物成分主要是蒙脱石,其化学组成为
0.5(Ca,Na)0.66(Al,Mg,Fe)4(SiAl)8O2(OH)4H2O 它是由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体
形成 2:1 层间网状形的晶体结构,具有较大的表面积(600~800m2/g)和较强的阳离子交换能
力;根据层间可交换阳离子的不同,分为 Na 基、Ca 基、Mg 基和 Al 基膨润土,尽管它们性能有
差异,但经过净化处理和阳离子交换改性,便可提高不同类型膨润土的吸附性、膨胀性、分散
性和脱色性。笔者采用 Ca 基膨润土为原料,经活化和改性处理,研制出一种既能絮凝固体粒
子又能脱色的高效混凝剂,经应用于造纸工业黑液废水处理实践,取得了良好效果。
1 试验部分
1.1 试验用材料
膨 润 土 :Ca 基 , 河 北 邯 邢 地 区 第 三 系 膨 润 土 矿 点 产 , 其 化 学 成 分 (%)
为:SiO261.5,Al2O318.23Fe2O37.07, CaO1.54,MgO1.86,
Na2O1.58,K2O
1.2;其主要性能指标为:蒙脱石 58.61%,碱性系数<1,pH 值 8.3,吸蓝量 69.32g/100g,膨胀倍数
7.26mL/g,胶质价 46.5mL/15g。
活化剂:由工业级硫酸(93%)和盐酸(30%)配制成混合酸,其配比为 1:2。
改性剂:由工业级氟化钠和碳酸钠配制而成
其配比为 1:10。
造纸黑液废水:取自石家庄某造纸厂,黑液组成及性质见表 1。
1.2 试验用主要仪器四口烧瓶(1000mL),DPY 型玻璃恒温水浴,D-8401 型搅拌器,差热分析仪,
PHS-29A 型酸度计,751G 型分光光度计。
1.3 检测方法造纸黑液检测,以及黑液混凝处理后滤液 COD 值和色度的分析测定,均参照文
献[1]进行。
1.4 制备工艺过程膨润土混凝剂制备流程为:
原矿膨润土(加水)---调浆---除杂净化---活化(加混合酸)---恒温改性(加改性剂)---产品混凝
剂。
具体制备步骤:矿样经 60 目筛网筛分,首先除掉矿物和植物杂质,然后采用悬浮法,在
3000mL 大烧杯里搅拌打浆,进行除砂提纯。提纯后的膨润土倾倒一部分水,剩余水与膨润土
维持水:膨润土=4:1 的比例调浆,搅拌均匀后,先加活化剂让膨润土悬浮液显酸性,再加改性
剂,搅拌 5min 至均匀,开始升温,在恒定温度下进行改性反应达到拟定的时间要求。将制备出
的混凝剂降温,便得到具有流动性、分散均一的粘稠状混凝剂。
1.5 混凝剂应用试验方法将从造纸厂取到的挤浆黑液和中段洗浆黑液 ,以 1:4 比例配制应用
试样黑液,并检测它们的色度和 COD 值,分别加入各试验号所制备的相同质量的混凝剂,以
90r/min 的搅拌速度搅拌 1min,观察絮凝颗粒与淡黄色的液体分层后,过滤,检测滤液的色度
和 COD 值,分析黑液处理效果。
1.6 试验方案确定在进行大量探索性试验的基础上,认为值得进一步深化试验和研究。因此,
根据探索性试验摸索出来的初步数据,确定影响较小的因素为固定因素,即每次试验加料量
100g 膨润土,调浆时水:膨润土=4:1;以活化剂和改性剂用量、改性温度、改性时间为可变因