颗粒稳定乳液法处理高浓度有机废水

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1、中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会2008年12月6。AnnualConferenceofChineseSocietyofPanicuologycumSymposiumonPanicleTechnologyacrossTaiwanStraitsDec．2008颗粒稳定乳液法处理高浓度有机废水毋伟1，高爽1，涂伟霞1，陈建峰“2(1，纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室；2．北京化工大学教育部超重力工程研究中心，北京100029)摘要：Pickering乳液通过固体颗粒强烈地

2、吸附在液．液界面而形成，其稳定性远远大于由表面活性剂稳定的传统乳液．本文通过改性碳酸钙颗粒作为稳定剂在含有苯乙烯的废水中形成Picketing乳液，再离心分离达到减少苯厶烯含量以处理高浓度有机废水的目的．我们首先通过表面改性得到不问表面性质的粉体，研究了改性剂含量和粉体质量对处理效果的影响，并且通过显微镜观察T*L液的微观结构．结果表明，Picketing乳液法处理高浓度有机废水是一种有效而日．新颖的方法．关键词：Pickering乳液；高浓度有机废水；粉体1前言二十世纪初，Piekering发现细

3、的固体颗粒能够用作乳液的稳定剂，这种乳液后来就被称为“Picketingemulsion”．在这种乳液中同体颗粒强烈地吸附在液．液界面，其稳定性远远大于由表面活性剂稳定的传统乳液．Picketing乳液开辟了新的乳液稳定的途径，受到科研工作者的广泛关注，已经被应用于制备和自组装纳米颗粒【141、制备微胶囊和功能材料【5‘8】，以及化妆品、食品、医药及造纸等行业中【9。12】，但是被应用到废水处理领域尚未见文献报道．高浓度有机废水的处理是现阶段国内外环境保护技术领域急待解决的一个难题[131．特别是来

4、自化工行业的有些有机废水COD高达几万至几十万mg／L，成分复杂，量大面广，很难回收和无害化处理[141，目前常见处理方法主要可分为物化处理技术【l51、生物处理技术及化学处理技术[16J．但是这些方法设备和操作复杂，投资大【l“．我们用Picketing乳液法来处理高浓度有机废水是一种新颖的思路和方法，既实用又操作简单，在较低的处理费用基础上达到废水的有效处理．在本文中，我们选择廉价的碳酸钙粉体颗粒作为Picketing乳液体系的固体稳定剂．在高浓度有机废水中毒性有机物以芳香族化合物和杂环化合物居

5、多，也是比较难处理的，因此选择苯乙烯作为模拟高浓度有机废水的主要成份．研究的主要目的在于探讨Pickering乳液法处理高浓度有机废水技术的可行性．2试验2．1Piokering乳液法处理含苯乙烯废水试验原理Picketing乳液形成过程中，固体颗粒吸附在油水两相界面上，形成一层膜阻止了被分散液滴之间的聚集，表面改性了的固体颗粒之间的静电斥力有效地阻止了液滴之间的碰撞和聚集，形成了一个颗粒．颗粒或颗粒-液滴的三维网络状结构，使得体系达到一个动力学平衡状态【18I，同时这种网络状结构的形成使得体系粘度

6、增加进而增强了它的稳定性【19】．图1所示为Pickering乳液模型【20】．当形成了Picketing乳液时，体系中的有机污染物(油滴)被包覆在固体颗粒中间，使游离的有机污染物(油滴)有效集中和富集起来，无数个由固体颗粒作为乳化剂的微小有机污染物(油滴)构成整个稳定的乳液体系【2】J这种乳液体系的稳定性远大于表面活性剂稳定的乳液的稳定性【2舶．由于固体颗粒的存在，这种乳滴的比重和大小远大于分散在水中油滴的比重和大小，在乳化过程完成后，再采用合适的分离方法将固体颗粒包覆有机污染物(油滴)的结构移除

7、，从而达到去除水中有机污染物的目的【231．其中的固体颗粒还可循环再用．图lPicketing乳液模型Fig．1ModelforPicketingemulsion在Pickering乳液中，乳状液的稳定性依赖于固体颗粒的粒径、表面润湿性及固体颗粒之间的相互作用，其中颗粒表而的润湿性是最重要的影响因素．当油水体积比为1：l时，颗粒在平的或弯曲界面上的位置主要取决于颗粒的亲水亲油性：接触角在小于90。时，颗粒大部分浸没于水相，易形成OAV型乳液；而当接触角大于90。时，颗粒大部分浸没于油相，易形成W／o

8、型乳液；当固体颗粒表面接触角为90。左右时，可以在油／水界面毋伟等：颗粒稳定乳液法处理高浓度有机废水169形成结构比较稳定的薄膜，有较佳的乳化性能；当颗粒的接触角为0。时，不能形成乳液[241．对于处理水中含有的少量有机污染物，形成的应是O／W型乳液，因此一般应对粉体进行表面处理，使接触角尽量接近90。．本文图2步骤来研究Pickering乳液法对含苯乙烯有机废水的处理工艺．首先用偶联剂将碳酸钙粉体改性，使固体颗粒具有合适的表面湿润性【25‘．再将有机污染物苯乙烯作为