高硫酸盐矿井水处理研究_姜艳

环境工程2011年第29卷增刊高硫酸盐矿井水处理研究姜艳(中环冶金总公司,北京100011)摘要:对天然膨润土通过钠化、铝交联等表面改性,制备出铝交联膨润土,将其用于处理某煤矿硫酸根浓度为380mg/L的矿井水,其出水中硫酸根浓度为210mg/L,符合国家标准,为处理煤矿高硫酸盐矿井水提供了一个新途径。关键词:膨润土;钠化;铝交联;硫酸根STUDYONTHEDISPOSALOFHIGHERSULFATEMINERALWATERJiangYan(ZhonghuanMetallurgicalCorporation,Beijing100011,China)Abstract:Inartificialbentonitewasmodifiedwithnatriumandaluminum.Theabsorptionratioandcapacityofthebentonitewereimproved.Highersulfatemineralwaterofacoalminewasdisposedbyaluminummodifiedbentonite.Thecontentofsulphatewasdecreasedfrom380mg/Lto210mg/L.Theexperimentresultindica-teditwasanewmethodtotreathighersulfatemineralwaterbyaluminummodifiedbentonite.Keywords:bentonite;sodiumbentonite;aluminummodifiedbentonite;sulfate0引言煤矿矿井水是矿区所采煤层及开拓巷道附近的地下水,对于缺水矿区而言是一种可以开发利用的潜在水资源。某煤矿地处华北平原贫水区,生活饮用水水量严重不足,为解决饮用水问题,决定开发部分矿井水以供饮用。该矿矿井水为高硫酸盐矿井水,硫酸根浓度为380mg/L。目前去除硫酸根离子的方法主要有热力法[1]、离子交换法[2-3]和膜分离法[4-5]。但均存在以下问题:产水量少,制水成本较高。因此,寻求更为经济有效的处理方法已迫在眉睫。膨润土具有独特的层状结构,有较强的吸附能力,经改性处理后,其吸附性能可大大提高,能有效吸附水溶液中的无机、有机和金属离子等污染物[6]。本文通过对某地的膨润土进行改性,制备出铝交联膨润土,将其应用于处理某煤矿的高硫酸盐矿井水,其出水硫酸盐浓度达到饮用水标准。1试验材料与方法1.1试验材料DT-100型分析天平;DL109电热鼓风干燥箱;膨润土(某地膨润土矿);六水氯化铝(分析纯);氢氧化钠(分析纯);碳酸钠(分析纯);硝酸银(分析纯)。1.2铝交联膨润土的制备1)参考相关文献[7]的工艺流程,对天然钙基膨润土进行钠化处理。2)铝交联剂的制备:取0.2mol/L的AlCl3溶液300mL于1000mL的大烧杯中,按比例m=[OH-]/[Al3+]=2.4取0.4mol/L的NaOH溶液360mL于碱式滴定管中;将AlCl3溶液置于60℃的水浴锅中,在不断搅拌的情况下,用碱式滴定管将NaOH溶液滴入AlCl3溶液中,滴加速度约为20mL/min;滴加结束后,继续搅拌2h,然后将水解液置于70℃的水浴锅中陈化2d即可。3)铝交联膨润土的制备:将钠化改性后的膨润土配成“质量浓度”为4.5g/L的悬浊液,取此悬浊液600mL于1000mL大烧杯中,按n(Al)/m(膨润土)=10mmol/g的比例取相应数量的交联剂300mL于滴定管中;将膨润土悬浊液置于80℃的水浴锅中,在电动搅拌器不断搅拌的情况下,将交联剂滴加到钠化膨润土悬浊液中,滴加速度约为15mL/min;滴完交联剂后,继续搅拌2h,然后置于60℃的水浴锅中陈化2d;将交联产物置于离心机中分离,弃去清液,再用去离子水反复冲洗,直至无Cl-为止;将清洗后的产物置于烘箱中,80℃烘干;将烘干的产物在350℃下焙烧3h,即得到铝交联膨润土。1.3铝交联膨润土处理高硫酸盐矿井水1.3.1pH对处理高硫酸盐矿井水的影响111DOI:10.13205/j.hjgc.2011.s1.020环境工程2011年第29卷增刊变化矿井水pH分别为3,5,7,9,11,测定出水硫酸根含量,计算吸附率Rc和吸附量Q,考察pH对铝交联膨润土处理高硫酸盐矿井水的影响。1.3.2铝交联膨润土投加量的影响变化铝交联膨润土投加量,考察样品投加量对硫酸根去除效果的影响。1.3.3正交试验根据单因素试验结果,进行正交试验,确定最佳的处理条件。2结果与讨论对铝交联膨润土做扫描电镜分析和衍射图谱分析,结果如图1所示,改性前后样品中Al2O3含量的分析结果见表1。图1铝交联膨润土扫描电镜(2500倍)和X射线衍射图谱表1样品中Al2O3含