鹽漬土洗鹽廢水的吸附脫鹽方法研究.pdf

1、土壤鹽漬化現(xiàn)象是我國生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的嚴重問題之一。我國約有四億畝鹽漬土，其改良利用的重要方法之一是“灌溉洗鹽”，但該方法會產(chǎn)生大量的洗鹽廢水，廢水的直接排放不僅會造成水資源的極大浪費，還可能引發(fā)次生鹽漬化等環(huán)境問題。因此，洗鹽廢水的脫鹽處理具有重要的意義。本文以來源廣泛、價格低廉、環(huán)境友好的粘土礦物作為基礎(chǔ)材料，通過實驗室合成、改性等方法制備了陰、陽離子吸附材料，以實驗室模擬廢水和新疆鹽漬土洗鹽廢水為研究對象，系統(tǒng)考察了所制備吸

2、附材料對水中鹽分離子的吸附特性，并模擬研究了吸附材料作為夾層對土壤中鹽分的水遷移（水鹽運動）的抑制作用，為鹽漬土洗鹽廢水的處理提供理論依據(jù)。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1)鎂鋁水滑石的制備及其對CI-和SO42-的吸附特性。分別以Cl-和SO42-的吸附量為依據(jù)，優(yōu)化硝酸根型鎂鋁水滑石(NO3--LDH)和焙燒碳酸根型鎂鋁水滑石（CO32--LDO）的制備條件，最佳條件為NO3--LDH摩爾比為2∶1，CO32--LDO摩

3、爾比為3∶1，并在400℃下焙燒3h;采用XRD、FT-IR、SEM和TG-DSC對這兩種水滑石的結(jié)構(gòu)進行表征，結(jié)果證明水滑石具有較好的層狀結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性。NO3--LDH和CO32--LDO對Cl-或SO42-的吸附特性表明，當pH在4～10的范圍內(nèi)變化時，對Cl-和SO42-的吸附量均隨pH值變化不大，而在pH＜4或pH＞10時，吸附量則明顯降低;對Cl-和SO42-的吸附均呈現(xiàn)先快后慢的特點，在4h左右基本達到吸附平衡。動力學和吸

4、附等溫線分析結(jié)果表明:動力學數(shù)據(jù)可用擬二級速率方程進行擬合，相關(guān)系數(shù)達到0.99以上，吸附過程符合Langmuir等溫模型，表現(xiàn)為單分子層吸附。NO3--LDH對Cl-和SO42-的最大吸附量分別為92.05、151.89 mg·g-1，CO32-LDO對Cl-和SO42-的最大吸附量為51.23、233.38mg·g-1。在Cl-和SO42-的混合體系中，NO3--LDH、CO32--LDO均對SO42-表現(xiàn)出一定的吸附選擇性，以CO

5、32--LDO表現(xiàn)更佳。NO3--LDH和CO32-LDO都具有較好的重復(fù)使用性，重復(fù)使用3次后，吸附量仍分別為最初吸附量的80.35％和52.42％。以上結(jié)果表明NO3--LDH、CO32--LDO對Cl-和SO42-均具有較好的吸附性能，但二者區(qū)別在于CO32--LDO以O(shè)H-交換吸附陰離子，而NO3--LDH則以NO3-交換吸附陰離子。
　　2)改性膨潤土的制備及其對Na+、Mg2+、K+、Ca2+的吸附特性。將天然膨潤土于

6、200℃下焙燒2h進行熱活化，再分別以不同濃度的(NH4)2CO3和H2SO4對其改性制備了銨化膨潤土(AmB)和酸化膨潤土(AcB)，采用XRD、FT-IR以及SEM對其結(jié)構(gòu)進行表征，發(fā)現(xiàn)AmB和AcB具有更大的比表面積。以模擬新疆鹽漬土洗鹽廢水為研究對象，AmB、AcB對單一K+、Ca2+、Na+、Mg2+的吸附特性研究表明，隨著pH的增大，K+、Ca2+、Na+、Mg2+的吸附量均呈現(xiàn)上升趨勢。動力學數(shù)據(jù)和吸附等溫線結(jié)果:動力學數(shù)

7、據(jù)均可用擬二級速率方程進行擬合，吸附過程符合Freundlich等溫模型。AmB對Na+、Mg2+、K+、Ca2+的最大吸附量分別為53.67、25.79、17.77、25.59 mg·g-1; AcB的最大吸附量分別為:46.32、20.15、22.17、25.72mg·g-1。在四元混合體系中，AmB、AcB對Na+、Mg2+、K+、Ca2+均表現(xiàn)出一定的吸附選擇性，吸附順序為Ca2+＞K+＞Mg2+＞Na+。二者的主要區(qū)別在于Am

8、B和AcB分別是以NH4+和H+交換吸附陽離子的。
　　3)為了達到脫鹽的目的，則應(yīng)避免在吸附的同時還產(chǎn)生其它鹽分離子，故選擇將CO32--LDO和AcB復(fù)合處理新疆鹽漬土洗鹽廢水中（鹽度0.47％）的陰、陽離子，從而OH-和H+結(jié)合生成水，實現(xiàn)脫鹽?？疾炝薈O32--LDO和AcB投加量、組成比例、投放順序、吸附時間、廢水濃度、C-PAM量等對脫鹽效果的影響。結(jié)果表明:當AcB與CO32--LDO的總投加量為4g，質(zhì)量比為2∶1

9、，吸附時間為4h，C-PAM投加量為0.3mg·L-1時，脫鹽效果最佳，脫鹽率可達到27.21％。
　　4)將CO32--LDO和AcB混合作為夾層置于土壤層中，探索研究了其對土壤中水鹽運動的抑制作用，包括吸鹽渣厚度、吸鹽渣層位以及模擬地下水礦化度等因素的影響。結(jié)果表明，CO32--LDO和AcB的夾層對水鹽運動的抑制作用主要基于兩方面:吸鹽渣對地下水中鹽分離子的吸附作用和夾層可以明顯減慢地下水上升的速度。雙重作用使得土壤中吸鹽渣