膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用综述.doc

膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用综述 摘要： 介绍了膨润土基本性质，阐述了膨润土及改性膨润土对工业废水中有机物和无机物处理等方面的应用现状，对比了膨润土改性前后对工业废水中所含致污物质的处理效果，表明了改性膨润土在处理工业废水上的有效作用：膨润土经活化或改性后可用于处理有色染料废水、印染造纸废水等，有机膨润土对水中有机物和重金属离子的效果的去除率比原土高，但膨润土处理较高含量的无机非金属废水效果不理想。对膨润土的应用前景及回收利用问题进行了展望，认为如将使用过的膨润土直接用作建筑材料，如用于制砖和铺路以及回填至垃圾填埋场，可能更具有实用价值。 关键词：有机膨润土,改性膨润土,废水处理 当前大气、水体、土壤和生物等环境介质已经普遍受到化学物质的污染，影响了生态环境的功能和人群健康。而在废水处理尤其是工业废水处理中吸附法是一类重要的物理化学方法。目前常用的吸附剂多为活性炭，但因活性炭吸附剂存在着明显缺陷：供应较紧张；选择性差、使用范围有限；再生设备少、费用高、再生困难。因此研制价格低廉、选择性好、易再生的系列水处理吸附剂已成为废水处理研究领域的热门课题之一。[1]膨润土是国内外开发最早、应用最广的非金属矿物之一。由于其具有良好的吸水膨胀性、黏结性、吸附性、催化活性、触变性、悬浮性、可塑性、润滑性和阳离子交换等性能，在环境在环境污染控制中得到了广泛关注。有机膨润土是有机黏土系列中研究最多的一种，具有良好的吸附性能，在废水、废气吸附处理及环境污染修复中有良好的应用前景。[2] 膨润土的性质结构及其改性方法 1．1 膨润土的性质结构 膨润土又称膨土岩或斑脱岩，是一种以蒙脱石为主要矿物的黏土岩，其中都含有不等量的杂质，如石英、长石、云母、沸石等，其纯度因产地而有所差异。蒙脱石的组成为（Na，Ca）0.33（Al，Mg）2Si4O10（OH）2·H2O,其理论化学组成分别为SiO2 66.72%, Al2O3 28.53%,H2O 5%. 常见的蒙脱石有钠基和概基两种。 蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，有两个硅氧四面体中间夹一个铝（镁）氧（氢氧）八面体组成，属于2：1型的三层黏土矿物。在黏土矿物形成的过程中，常常会发生同、晶替代作用，造成晶层间产生永久性负电荷；此负电荷由处于层状结构外部的K+ 、Na+ 等来平衡。膨润土具有很大的表面积（600~800m2/g），它不仅有很大的外表面，而且具有巨大的内表面；巨大的表面积伴随产生巨大的表面能，使其具有较大的吸附能力。这些特征决定蒙脱石具有较高的阳离子交换容量及；良好的吸附性能；为膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用奠定基础。[3] 1．2 膨润土的改性方法 人们常根据不同需要对膨润土进行改性或活化处理,选用不同的改性物质,制得各种改性膨润土,具有吸附功能、变色功能、抗菌功能、催化功能等。[4、5] 1．2．1活化法 经过简单工艺，可以提高澎润土的反应活性，如酸化法、氧化法、还原法、灼烧法以及氢化法等，最常用的方法为灼烧法和酸化法。 (1)灼烧改性。置恒温干燥箱或马弗炉中,一定温度下，一定时间后即可。其目的在于除去表面水、水化水、结构骨架中的结合水和空隙中的一些杂质，减小水膜对被吸附物质的吸附阻力，进而改变膨润土的吸附性能。但温度不宜超过500℃，时间以2h为宜，否则不利于性能的改进。 (2)酸化改性。一定温度、固液比下，用一定浓度的硫酸溶液浸泡灼烧处理过的膨润土一定时间后，沉降分离出硫酸，然后用水洗至pH值近于7，过滤、烘干、破碎即可。酸活化可以增大膨润土的比表面积及表面酸位浓度，进而提高其活性。改性过程中膨润土层间金属阳离子溶解于酸，层间键能被削弱，层间距变大，表面活性增加。同时，金属阳离子被酸中氢离子置换后，一部分氢离子又被溶液中的铝离子取代，可能形成吸附能力更强的铝离子或碱基铝离子；另外，孔道中的杂质可能被去除。所以，一定范围内，吸附性能随酸浓度增加而增强。 1．2．2 离子交换改性 其原理是添加无机、有机化合物或同时加入无机、有机化合物于膨润土悬浊液中制成复合矿物；即将经酸化改性的膨润土分别与MgCl2、AlCl3溶液混合，控制膨润土与改性剂的质量比、固液比，一定温度下搅拌一段时间后，过滤，得湿固相于一定温度下烘干、破碎,即得改性膨润土。此外，也可在特定固液比下，用啮合机或挤压机反复挤压，堆放数日，再烘干、破碎。它利用膨润土层间具有可交换阳离子的反应活性，把无机改性剂引入层间，调控层间域，从而改变层间结构，提高表面活性，增强对有机污水的吸附能力。若离子交换剂为有机物，由于有机离子之间存在着疏水作用和强烈的范德华力，膨润土层间的无机阳离子很容易被有机阳离子取代，使其成为疏水性有机产物，使层间距增大，表面由亲水性变成油性，从而增加了其从水中去除疏水性有机污染物的可能性