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Pickering 乳液法处理高浓度有机废水
高爽
1
, 毋伟
1
,涂伟霞
2
,陈建峰
1,2
1.北京化工大学教育部超重力工程研究中心(100029)
2. 纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室,北京(100029)
E-mail:2006000022@grad.buct.edu.cn
摘 要:通过形成 Pickering 乳液的方法来处理高浓度有机废水,采用改性碳酸钙颗粒作为
稳定剂在含有苯乙烯的废水中形成 Pickering 乳液,再离心分离达到减少苯乙烯含量以处理
高浓度有机废水的目的。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
观察了乳液的微观结构。结果表明,此方法处理最高效率可以达到 90%以上,证明 Pickering
乳液法处理高浓度有机废水是一种有效而且新颖的方法。
关键词:Pickering 乳液;高浓度有机废水;粉体
中图分类号: X703.1 文献标识码: A
1. 前言
在 Pickering 乳液中,固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。Pickering 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
[1]
和自组装纳米颗粒
[2-4]
、制备微胶囊和功能材料
[5-8]
,以及化妆品
[9-11]
、
食品、医药及造纸
[12]
等行业中。从理论上说,形成 O/W 型 Pickering 乳液相当于通过颗粒
的自组装,增大了油滴的直径和比重,可通过离心或沉降的方式将油从水中出去。该技术可
望应用到高浓度的有机废水处理中,但目前尚未有相关文献的报道。
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
[13]
。特
别是来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
[14]
,目前常见处理方法主要可分为物化处理技术
[15]
、生物处理技术及
化学处理技术
[16]
。但是这些方法设备和操作复杂,投资大
[17]
。本文用 Pickering 乳液法来处
理高浓度有机废水是一种新型的思路和方法,在水、溶有污染物的有机溶剂及固体乳化剂组
成的模型体系中研究有机污染物的回收和分离,本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。
在本研究中,我们选择廉价的碳酸钙粉体颗粒作为 Pickering 乳液体系的固体稳定剂。
而在高浓度有机废水中有毒性有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多,同时也是比较难处
理的废水,因此选择苯乙烯作为模拟高浓度有机废水的主要成份。本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. 实验
2.1 Pickering 乳液法处理苯乙烯实验原理
Pickering 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、
聚集,形成一个颗粒-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
[18]
。同时这种网络状结构的形成使得体系黏度增加进而增强了它的稳定性
[19]
,图 1 所示
的是这种胶束负载型的乳化模型
[20]
。当形成了 Pickering 乳液时,体系中的液滴被包覆在固
体颗粒中间,使游离的液滴有效集中起来,无数个由固体颗粒作为乳化剂的微小液滴构成整
个稳定的乳液体系
[21]
。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液滴的