改性膨润土处理重金属离子废水的研究进展

第22 卷 第3 期 2011年 6月
水资源与水工程学报 Journal of Water Resources ＆ Water Engineering
Vol． 22 No． 3 Jun ． ，2 0 1 1
改性膨润土处理重属离子废水的研究进展
肖利萍，李 月
（ 辽宁工程技术大学 建筑与工程学院，辽宁 阜新 123000）
六价铬毒性很大，会影响细胞的氧化、还原，能 与核酸结合，对呼吸道和消化道有刺激，有致癌、诱 变作用。
郑斌国 等［6］ 以 膨 润 土 为 原 料，水 浴 搅 拌 投 加 铁、镍交联剂，经陈化过滤，活化研磨，制备了铁镍改 性膨润土，研究了不同条件下铁镍改性膨润土处理 Cr（ Ⅵ） 的吸附性能，研究证明，铁镍膨润土的吸附 能力明显高于原土，在偏酸性时吸附效果较好。
曹春艳［5］以硫酸为改性剂，对钙基膨润土进行 活化改性，考察了改性剂的用量、投加量、吸附时间 以及 pH 值的影响，研究表明一定范围内，吸附性能 随酸浓度的增加而增加，投加量为 15 g / L 时，进水 浓度为 200 mg / L 时，去除率小于 1 mg / L，达到国家 第一类污染物排放标准。 2． 2 含铬废水
可见利用改性膨润土处理含铬废水效果较好， 但还需要实际推广应用。 2． 5 含汞废水
血液与组织中的汞可与蛋白质及酶系统中的巯 基结合，抑制其功能，甚至使其失活。汞能抑制 T 细胞，导致自体免疫性损害。
邓书平等［14］将膨润土与硫酸溶液混合搅拌，过 滤洗涤，真空抽滤，活化 1 ～ 2 h 后，研磨过筛，制得 酸改性膨润土。研究了改性膨润土在不同条件下对 含 Hg2 + 废水的处理能力，处理后 Hg2 + 浓度低于国 家一级排放标准，处理效果好于原土。 2． 6 含锌废水
中图分类号：X703
文献标识码： A
文章编号： 1672-643X（ 2011） 03-0040-04
Research progress of using modified bentonite to that wastewater with heavy metal ions
XIAO Liping，LI Yue
0引言
随着工业化程度的不断提高，重金属污染加剧， 含重金属离子废水的净化处理成为环保行业中亟待 解决的问题。重金属不被生物降解，在水体中富集， 通过媒介造成环境污染； 在人体中富集，与体内成分 结合形成毒性，危及人类身体健康。处理重金属的 方法主要有化学法、膜分离法、电解法、吸附法等，其 中吸附法因具有造价低廉、使用简单等优点而被广 泛使用。
摘 要： 重金属离子对人体有害，在废水中很难处理，利用廉价吸附剂有效处理重金属离子，既经济又环保。膨润
土价廉易得，比表面积大，吸附性好，是一种天然的矿物质吸附剂。文章总结了膨润土吸附重金属离子的机理，并
分析了改性膨润土在吸附重金属离子方面的研究进展及存在问题，并提出了解决办法。
关键词： 改性膨润土； 重金属离子； 废水处理
李益民等［7］用羟基铝柱撑膨润土作载体，通过 FeSO4 与 NaBH4 反应制得羟基铝柱撑膨润土负载 的纳米铁，与 Cr（ Ⅵ） 反应 120 min，去除率为 100% ， 优于相同铁含量的纳米铁，也优于相同铁含量的纳 米铁与相同土含量的羟基铝柱撑膨润土对 Cr（ Ⅵ） 去除率的加和。
杨维等［8］将钠化膨润土搅拌混合柱撑液，老化 一定时间后，离心、冲洗、干燥、活化研磨后过筛，得 到柱撑土，并讨论了投加量、吸附时间、pH 值对吸附 量的影响。试验证明影响柱撑改性土处理效果最明 显的因素 是 反 应 和 老 化 温 度，得 到 的 老 化 温 度 为 80℃ ，老化时间为 24 h。在最佳条件下去除 Cr（ Ⅵ） 效果较好，达到地下水水质Ⅲ类标准。改性土对 Cr （ Ⅵ） 的吸附既有物理吸附，也存在单层的化 学 吸 附，符合 Freundlich 吸附方程。
随着经济的发展，节能减排越来越受到人们的 重视，发展低碳环保的新材料成为一条可持续发展 的道路，具有广阔的市场前景。
膨润土又叫斑脱岩（ 如图 1） ，其主要成分是蒙 脱石，蒙脱石由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体 组成的硅酸盐，层间由大半径的金属阳离子填充，带 有永久负电荷，能够吸附阳离子，具有吸附性和离子 交换性［1 － 2］，所以可以应用膨润土做吸附剂来处理 重金属离子。但由于膨润土原土本身硅氧结构具有
六烷基三甲基溴化铵和羧甲基壳聚糖制备插层膨润 土复合吸附材料，插层土对 Cu2 + 有良好吸附性能， 当羧甲基壳聚糖与有机膨润土质量比 1∶ 15，吸附时 间 2 h，铜离子浓度为 100 mg / L，吸附率达 99． 6% 。
锌超量破坏人体新陈代谢，影响人类健康。 白晓琳等［15］以 镁 铝 双 金 属 离 子 低 聚 物 为 交 联 剂，制备了复合联膨润土，用于处理含锌废水。通过 改变废水溶液 pH 值、吸附剂用量和搅拌处理时间 等因素研究了镁铝交联膨润土对废水溶液中锌的吸 附特性和处理效果。研究表明，镁铝交联膨润土对 废水中锌的去除效果较好，去除率可以达到 99% 以 上。吸附效果好于原土。 王彦等［16］用溴化十六烷基三甲铵改性膨润土， 研究了有机改性膨润土对锌离子的吸附性能。吸附 时间为 60 min。 杨莹琴等［17］以钠基膨润土为躯体、羧甲基壳聚 糖为插层剂，制备了插层膨润土纳米复合材料。利 用红外吸收光谱（ IR） 、高透射电子显微镜（ SEM） 和 X － 衍射（ XRD） 表征了制备的插层膨润土纳米复合 材料的表面性质、组织构造及晶体结构。得到的插 层膨润 土 纳 米 复 合 材 料 对 锌 离 子 去 除 率 均 达 到 95% 以上。 2． 7 其他废水 杨莹琴等［18］以 钠 基 膨 润 土 为 原 料 先 后 加 入 十
镉离子是一种有毒的重金属，不仅会导致水环 境的恶化，而且成为土壤污染的主要元素之一，而镉 离子在生物体内的富集则最终危及人类的健康。
孙洪良等 ［12］用十六烷基三甲基季铵盐和乙硫 醇铵盐双阳离子同时复合改性钙基膨润土，制得新
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水资源与水工程学报
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型吸附材料，吸附机理是膨润土层间的 AET，并且 乙硫醇铵盐中的 S 原子能和 Cd2 + 形成稳定的配合 物。新型吸附材料对有机物和重金属离子都有很强 的吸附能力。
（ College of Architecture and Engineering ，Liaoning Technical University，Fuxin 123000，China）
Abstract： Heavy metals are harmful to human body，it is difficult to removal from wastewater，using cheap adsorbent effectively to removal heavy metal ions is both economical and environmental． Bentonite which is cheap，high spicific surface and adsorptivity is a kind of natural mineral adsorbent． The absorption mechanism of bentonite on heavy metals was analyzed． At the end，the existing problems in the disposal of heavy metal wastewater with modified bentonite and research directions were put forward． Key words： modified bentonite； heavy metal ions； wastewater treatment
的不等价替换； ②表面有未中和的酸基或碱基； ③蒙 脱石边缘出现断键，所以产生表面交换吸附，来保持 电荷平衡。中和表面电荷需要的离子量决定吸附
收稿日期：2010-12-12 基金项目：辽宁省“百千万人才工程”项目资助（ 2009921106） ； 辽宁省高校科研立项计划项目资助（ 2008300） 作者简介：肖利萍（ 1970-） ，女，内蒙古乌蒙人，博士，教授，研究方向： 水处理与废水资源化理论与技术。
李春玲等［11］研究了 Ni2 + 与腐殖酸以及腐殖酸、 膨润土的共存吸附剂的相互作用，考察了相互作用 时间、初始 pH 值、温度对相互作用的影响，结果表 明，金属离子的去除率随时间增大而增大，吸附量随 温度升高而增大。初始 pH 值对 Ni2 + 去除率影响很 大，中性范围 Ni2 + 去除率可以达到最大。Ni2 + 在腐 殖酸及共存吸附剂的吸附过程以物理吸附为主，是 一个吸热、熵增、自发的过程。 2． 4 含镉废水
于瑞莲等［10］将膨润土、海藻酸钠、PVA 和水，按 一定比例在加热的条件下，进行混合并制得小球，用 于处理含镍废水。结果表明，在最佳条件下，处理效 果达到 97． 6% ，处理镍后的浓度，低于国家规定 1 mg / L 的排放标准，再生后，在最佳处理条件下，仍有 较好的处理效果。通过对膨润土的固定化研究，制 备颗粒态的膨润土小球，解决固液分离难的问题。
郑易安等［13］制备了一种聚（ 丙烯酸 － co － 丙烯 酰胺） / 膨润土 / 腐植酸钠三维网络凝胶吸附剂，重 点考察了吸附剂对吸附的 pH 依赖性、吸附动力学 和吸附等温线。结果表明，Cd2 + 溶液 pH 值对吸附 容量有较大影响，吸附速度很快，30 min 内即达到吸 附平衡。利用用吸附剂网络的溶胀性，加快吸附速 度，对重金属起到固化作用。对 Cd2 + 的吸附效果好 于椰壳活性炭。
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肖利萍，等：改性膨润土处理重金属离子废水的研究进展
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量，被吸附 离 子 与 蒙 脱 石 的 亲 和 力 决 定 吸 附 能 力。 亲和力由水化能控制，水化能越小，与黏土矿物的亲 和力就越强，吸附能力就越大。 1． 2 表面配合作用