环境矿物材料长石修复水体中重金属污染研究的进展及意义.pdfVIP

中山大学研究生学刊 (自然科学、医学版) 第28卷第4期 JOURNAL OF THE GRADUATES VOL．28No4 2007 SUN YAT—SEN UNIVERSITY (NATURAL SCIENCES、MEDICINE) 2007 环境矿物材料长石修复水体中重金属 污染研究的进展及意义 李红中¨，杨志军 ，古志宏 ，马占武¨，赵俊兴¨， 吕文超 ，唐煜坤 (中山大学地球科学系／中山大学地球环境与地球资源研究中心， 1)07硕2)副教授3)06硕4)04本，广州510275) 摘 要：超微孔道材料是指材料的孔径小于0．3nm，长石是超微孔道材料的 典型代表。本文通过对长石的矿物学特征及环境矿物材料与长石对水体中重金 属修复的综合评述，旨在探究超微孔道环境矿物材料对水体中重金属离子修复 的意义。 关键词：长石；修复；超微孔道；重金属污染 1 前言 伴随着电镀陶瓷玻璃采矿业及交通运输等工业的高速发展，大量有毒有害重金属 (如Ph¨、znn、Cd¨等)被排放，极大程度地污染了水、土壤及大气等人类赖以生存 的环境，严重危及生命体。尤其是一些突发事件的发生，更是直接影响了人们地日常生 产生活，如O5年末的北江铬污染。Ph¨、zn“、cdn被认为是水体及饮用水中重要的 重金属污染物。Ph及其化合物在矿业、 由漆、蓄电池、铅汽油等工业中扮演着重要的 角色；Zn和Cd被用作铁和钢的保护膜，Cd通过吸收进入人体消化系统可以在肝脏和 。肾脏中沉积；大部分zn的化合物尽管没有毒，但是ZnC1，对皮肤眼睛与呼吸道有很强 的腐蚀性。因此，对于它们的修复已经被作为水体重金属污染治理中关注的焦点之一， 尤其是在矿山重金属污染修复方面。近几十年，研究人员开发了物理处理法、化学处理 法、生物处理法三大类处理技术。尽管如此，但对于Phn、Cdn、zn¨污染水体的修 复仍然存在以下一些突出的问题：(1)大多数修复技术停留在实验室，即便是应用于 实际环境中，绝大多数是属于末端治理的范畴；(2)高浓度重金属污染水体仍缺乏切 收稿日期：2007—08—25 广东省科技计划项目(编号：2006、中山大学本科生科研项目 (编号：KY2006203) 《研究生学刊》(自然科学、医学版) 二o o七年第四期 实可行的修复技术；(3)大多数修复技术属于高成本和难于循环利用技术，等等。在 当前构建节约型社会及循环经济，清洁经济生产理念的要求下，开发符合低成本，绿色 理念要求的强修复能力技术将是大势所趋。基于此，研究人员指出了重金属污染修复的 第四类方法一环境矿物材料处理法。环境矿物材料以其来源广、成本低廉及无二次污染 等得到广泛关注。研究发现，环境矿物孔隙效应表现为孔道离子交换作用，体现为孔道 分子筛与离子筛效应，对重金属污染修复指明了新方向。审视矿物晶体结构细节，可以 清楚发现多数天然矿物均具有孔道结构特征，为开发利用这些环境矿物提供了巨大的前 景。长石是地壳中常见的分布最广的矿物，约占地壳质量的50％。对于长石族矿物， 实验研究结果表明，无论是在高、中温条件下，还是在低温条件下，其都能表现出一定 的离子交换性，具有明显的孔道结构矿物特征¨ 。但是迄今对长石类环境矿物材料对 重金属的处理这方面的研究还为数不多，因此本文通过对长石修复水体中污染物的研究 综合评述，以期引起读者更多的关注，从而推动长石类微孔道环境矿物材料在对环境修 复处理的相关研究。 2 长石族矿物的矿物学特征 在环境矿物中，长石族矿物属于架状硅酸盐，其化学通式为M[(A1，Si) 0。]，其 中M为离子半径 (0．09～0．15nm)较大的碱金属及碱土金属，如Na 、K 、ca“、 Ba。 以及Rb 、Sr 、Pb 等痕量元素 j。在架状硅酸盐中，每个硅氧四面体的四个 角顶与毗邻的硅氧四面体共用。当结构中的Si 被A1¨ (或Ben、B¨等)置换后结构 中出现了负电荷，其他阳离子 (Na 、K 、ca 和Ba“)也因此进一步与之结合形成 硅酸盐。作为地壳中最常见、最重要的矿物之一，长期以来人们对其进行了广泛而深入 的研究 J。在架状结构硅酸盐中，硅氧或铝氧四面体间的连接方式多种多样，导