凹凸棒石粘土吸附废水中污染物机理探讨凹凸棒石粘土吸附废水中污染物机理探讨.pdf

第 6 卷 　第 2 期 　 高 校 地 质 学 报 　 Vol. 6 　No. 2 　2000 年 6 月 　 Geological Journal of China Universities 　 J une ,2000 　 文章编号 (2000) 凹凸棒石粘土吸附废水中污染物机理探讨 陈天虎 (合肥工业大学 资源与环境科学系 , 安徽 合肥 230009) 摘 　要 : 凹凸棒石是链层状硅酸盐 ,具有 0. 38nm ×0. 63nm 的孔道 。许多研究者据此都把凹凸棒 石粘土吸附废水中污染物的机理解释为凹凸棒石具有微孔道和较大的比表面积 ,并且这一解释被 普遍接受 。作者根据凹凸棒石矿物晶体结构和吸附选择性以及吸附实验研究认为 , 由于凹凸棒石 孔道直径小于大多数分子及水合离子的直径 , 除少数简单分子和离子外 ,多数分子和离子都不能 进入凹凸棒石孔道 ,而且凹凸棒石内孔道选择性优先吸附水分子 , 因而在多数水处理中 ,凹凸棒石 对吸附质的吸附不是内表面吸附 ,而是外表面吸附。并且这种外表面吸附属于凹凸棒石的胶体和 离子交换吸附。除了溶液的p H 值等介质条件外 ,共存胶体蒙脱石和凹凸棒石的相互作用可能对 凹凸棒石粘土的吸附性能起重要作用 。 关 　键 　词 : 凹凸棒石 ; 凹凸棒石粘土 ; 吸附; 孔道 ; 胶体吸附 中图分类号 : X703 　　　　　文献标识码 : A 1 　前 　言 凹凸棒石即坡缕石 ,是含水富镁的硅酸盐矿物 。它具有独特的层链状晶体结构和十分细 ( μ μ ) [1 ] 小 约 0. 01 m ×1 m 的棒状 、纤维状晶体形态 。由于这种矿物能够在许多方面表现出优异 的性能 ,因此用途十分广泛 。国外于 60～70 年代对凹凸棒石粘土的性质和应用开展了较为系 统的研究 。我国自80 年代初发现以安徽省明光市 、来安县 ,江苏省盱眙县 、六合县为主要矿区 的苏皖凹凸棒石粘土矿带以来 ,对凹凸棒石粘土本身的矿物学特性及开发应用进行了大量研 究[1～28 ] ,取得了初步的成果 。不少研究者对凹凸棒石粘土作为天然廉价吸附剂在环境保护 中的应用进行了有益的探索[12～28 ] 。凹凸棒石粘土应用研究范围已经涉及到室内空气和工业 废气净化 ,印染 、皮革 、电镀 、钢铁等行业废水治理以及生活污水 、污染河水 、综合废水的治理 , 在环境污染治理中的应用已经取得一定实效和进展[16～28 ] 。但是凹凸棒石粘土处理废水这方 面的研究多数是以应用为 目的的实验研究 ,对凹凸棒石粘土矿物本身的性质研究不够 。不少 研究者对凹凸棒石的结构 、性质以及制约其吸附性能的因素了解不够透彻 ,对凹凸棒石粘土吸 附废水中污染物的作用缺少理论分析 ,往往都把凹凸棒石粘土吸附废水中污染物的机理归因 于凹凸棒石具有微孔道和较大的比表面积 ,并且这一解释被普遍接受 。作者从结晶学和矿物 学角度分析认为 ,现有的对凹凸棒石粘土吸附机理的认识是值得探讨的问题 。这一问题的探 讨对指导凹凸棒石粘土吸附实验和在环境保护中的应用有非常重要的理论和实际意义 。 收稿 日期 : ; 修订日期 : ( ) 基金项 目:安徽省科技攻关项 目 8565 　　　　　　　　　　　　　　　　　高 　校 　地 　质 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　6 卷 266 2 　凹凸棒石吸附性质的结晶学特征 凹凸棒石的吸附性质是由其晶体结构特征所决定的。凹凸棒石的基本构造单元是由平行 ( ) [32 ] 于 C 轴的硅氧四面体双链组成 ,各个链间通过氧原子连结 图 1B ,硅氧四面体活性氧原 ( ) 子的指向 即硅氧四面体的角顶 每四个一组 ,上下交替地排列 。这样排列的结果 , 四面体片在 链间被连续地连结 ,构成链层状硅