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          交聯膨潤土在環境治理中的應用
          雙擊自動滾屏 發布者:本站 發布時間:2014/7/12 閱讀:2575次 【字體:

          1、前言:

          當前環境已經受到了前所未有的污染和破壞,人類的生命健康面臨著巨大的威脅。膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的粘土, 分布廣, 儲量大, 是我國的優勢礦種,是國內外開發最早、應用最廣的非金屬礦物之一。由于其具有良好的吸水膨脹性、黏結性、吸附性、催化活性、觸變性、懸浮性、可塑性、潤滑性和陽離子交換等性能,在環境污染控制中得到了廣泛關注。而在此基礎上發展而來的交聯膨潤土,在廢水、廢氣吸附處理及環境污染修復中有良好的應用前景。

          2、膨潤土及交聯膨潤土的概況

          膨潤土又稱膨土巖或斑脫巖,是一種以蒙脫石為主要礦物的黏土巖,其中都含有不等量的雜質,如石英、長石、云母、沸石等,其純度因產地而有所差異。蒙脫石的組成為(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·H2O,其理論化學組成分別為SiO2  66.72%, Al2O3 28.53%,H2O 5%. 常見的蒙脫石有鈉基和概基兩種,它是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物,有兩個硅氧四面體中間夾一個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成,屬于2:1型的三層黏土礦物。

          膨潤土[1]具有很大的表面積(600~800m2/g),它不僅有很大的外表面,而且具有巨大的內表面;巨大的表面積伴隨產生巨大的表面能,使其具有較大的吸附能力。這些特征決定蒙脫石具有較高的陽離子交換容量及;良好的吸附性能等等,這些為膨潤土交聯膨潤土在環境治理中的應用奠定基礎。

          交聯膨潤土是交聯劑中的聚合羥基金屬陽離子借離子的交換作用進入到膨潤土的層間,把膨潤土內的層與層撐開,從而形成了粘土層間化合物,進一步加熱,最終會脫出羥基成為穩定氧化物柱體的層柱結構的新物質。常用作交聯劑有金屬陽離子Al3+、Fe3+、Ni2+等水解產生的金屬羥基陽離子。陳曉根[2]等用TiCl4和Ti(SO42為鈦試劑合成了層間距1.4~2.6nm的鈦柱蒙脫石。

          有機陽離子改性(交聯)膨潤土是將有機物引入交聯膨潤土層間,可得到孔徑更大的有機交聯膨潤土,吸附性能得到進一步提升。吳平宵[3]等用溴化十六烷吡啶改性羥基鋁交聯膨潤土;王勝杰等[2]制備了聚苯乙烯/膨潤土、硅橡膠/膨潤土插層復合材料。

          3、交聯膨潤土在環境治理方面的應用

          在膨潤土種種特性的基礎上改進得到的交聯膨潤土,環境治理上有著諸多的用途。

          3.1 交聯膨潤土在無機污染物處理上的應用

          無機污染物主要是重金屬陽離子、磷酸根等,主要來源于采礦、冶煉、電鍍等行業。重金屬離子不僅對人們的飲用水源造成影響,也可以通過食物鏈的富集,最終給群眾的生命健康造成巨大的危害,同時還嚴重破壞了生態平衡。因此重金屬污染物的處理就成為了一個熱點課題。孫家壽[4]等比較了不同交聯膨潤土對廢水中鉻的吸附效果,發現鋁鋯交聯膨潤土的吸附效果較好,在PH為2.5~3.5的每升廢水中使用12g該膨潤土吸附劑,用時30分鐘,對Cr6+的吸附容量為2.213mg/g,吸附率接近100%。劉桂榮等[5]用羥基鋁柱撐蒙脫石吸附水中的硫酸根離子,取得了很好的效果。孫家壽[6]等采用鋁交聯蒙脫石吸附磷,當每升污水中使用9.0g時即可將磷100%除去。

          3.1 交聯膨潤土在有機污染物處理上的應用

          有機污染物主要集中在制藥、石油化工、印染等行業。金輝等[7]在質量濃度約為1500mg/L的乳化油廢水中投入0.50~1.0g/L有機膨潤土,去除率高達90%以上。梁彥秋等[8]發現用鐵鈦無機交聯膨潤土吸附廢水中的COD,當吸附劑用量為14/L,吸附pH值為3.0,常溫吸附攪拌30min后,廢水中COD去除率可達90.30%。

          芳香類化合物毒性大難降解,應用交聯膨潤土可以作很好的吸附劑[9]。向陽等利用交聯蒙脫石作為吸附劑對水中低濃度有機污染物苯、甲苯、乙苯、二氯甲烷、氯仿和四氯化碳進行靜態吸附實驗表明,該物質可以應用于水中低濃度有機優先污染物的去除。吳平宵等[10]使用有機交聯膨潤土處理苯酚廢水,去除率可達95%以上。

          4、結語和展望

          交聯膨潤土現在在環境治理上的應用還存在諸多的限制,需要進一步發展,F在主要的研究仍主要處于實驗室范圍內,應向實際應用發展,畢竟實際遠比實驗室要紛得多;局限于廢水處理的狹小范圍,應向廢氣處理、固體處理方面發展;現在有機交聯膨潤土使用和研究較多,但是價格昂貴,不利于大規模應用;應更多地發展膨潤土深加工,膨潤土復合材料的研究將成為重點[9];膨潤土應用的二次污染問題也成為一個重要研究課題。相信在廣大科研人員的辛勤努力下,我國交聯膨潤土事業一定能得到更好的發展。

          5、參考文獻

          [1] 時小兵,曹吉林. 膨潤土及改性膨潤土在廢水處理中的應用 [J] . 中國非金屬礦工業導刊, 2005 (2):47~49

          [2] 陳曉根,陶龍驤,鄭祿彬. 鈦層柱粘土的合成. 催化學報,1994,9:355~367.

          [3] 曾秀瓊.交聯膨潤土在環境污染治理中的應用. 上海環境科學,2001,20(7):313~314.

          [4]孫家壽,劉習習,鮑世聰,王玉林,胡智.鋁鋯交聯膨潤土對廢水中鉻的吸附研究[J].非金屬礦,2000,23(3):13~14.

          [5] 劉桂榮,廖立兵. 柱撐蒙脫石吸附水中的硫酸根離子的實驗研究[J]. 礦物學報. 2001,21(3):470~472.

          [6] 孫家壽,劉羽,鮑世聰,等.鋁交聯蒙脫石對磷酸根離子的選擇性吸附[J].武漢化工報,1997,19(1):34~37

          [7] 金輝,等. 有機膨潤土處理乳化油廢水研究[J]. 環境污染與防治,1998,20(6):11~14.

          [8] 梁彥秋,等. 鐵鈦無機交聯膨潤土的制備及其對COD的吸附研究[J].當代化工,2004,33(6):347~349.

          [9] 于陽輝等. 膨潤土環保材料的開發現狀與應用前景[J].有色金屬,2000,52(4):198~199.

          [10] 吳平宵,等. 無機——有機柱撐蒙脫石對苯酚的吸附[J].地球化學,1999,28(1):58~69.


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