凹凸棒石粘土吸附性能研究概况

凹凸棒石粘土吸附性能研究概况

摘要概述了凹凸棒土的基本特性(吸附特性、流变学特性、可塑性等) 及其在采矿、建材、化肥、环保、农药、涂料等行业中的应用，并简述了凹凸棒石和改性凹凸棒石对不同物质的吸附规律。

关键词凹凸棒土、改性凹凸棒土、磷酸盐、铀、前景展望

Summary on the Adsorption Performance of Attapulgite Clay Abstract：This paper summarized the basic characteristic of attapulgite (adsorption characteristic rheological properties plasticity, etc) and its application in many industies such as mining materials industry, chemical fertilizers, environmental protection, pesticides coatings.Besides, we sketched the adsorption rule of the attapulgite and modification of attapulgite for different substances.

Key words：attapulgite, modified attapulgite clay , phosphate , uranium , prospect forecast contents

1.Introduction

2. Fundamental characteristics

2.1 Composition and structure

2.2 Absorption characteristics

2.3 Plasticity

2.4 Chemical characteristics

3. Application and research status

3.1 The application of the building materials industry

3.2 The application of light industry

3.3 The application of textile industry

3.4 The application of washing agent

4. Modification of attapulgite research

4.1 Attapulgite pretreatment

4.2 Acid modified

4.3 Organic modified

4.4 Other modification methods

5 Attapulgite clay application in water treatment

5.1T reatment of organic wastewater

5.2 T reatment of wastewater containing heavy metals

5.3 Special media processing

6 Attapulgite clay adsorption

6.1 Attapulgite clay adsorbent in addition to phosphate

6.2 Attapulgite clay in addition to uranium research

7 Conclusion

1.引言

凹凸棒粘土是指以凹凸棒土为主要矿物成份的一种天然非金属粘土矿物，在矿物学上隶属于海泡石族，它是一种晶质的水合镁铝硅酸盐矿物呈土状、致密块状，产于沉积岩和风化壳中，颜色为白色、灰白色、青灰色、灰绿色或弱丝绢光泽，土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，吸水性强，湿时具粘性和可塑性。由于其具有特殊的物化工艺性能如胶体性、吸附性和粘结性等，被广泛应用于各工农业领域。凹凸棒石粘土具有较强的吸附脱色能力和良好的吸附容量，在废水处理和废气处理中具有很大的应用潜力。在我国，凹凸棒石粘土具有资源丰富，价格低廉的特点，因此研究凹凸棒石粘土的性质，开发利用高附加值的凹凸棒石粘土很有必要。含磷废水的大量排放引起水体富营养化，破坏了水体生态的平衡，使水质恶化，严重危害到自然界的动、植物的生长和人类饮用水的水质，所以凹凸棒石粘土在水处理应用中的实用性得以发挥。由于凹凸棒粘土

特殊的结构特征和吸附性能，使其有可能应用于含放射性元素的废料、废水和废气的处理，可对放射性元素进行永久性吸附。

本文简单介绍了凹凸棒石的组成和一些特性，并初步研究了经过一定处理的凹凸棒石对不同物质的吸附性能。

2 基本特性

2.1组成及结构

凹凸棒土原土中含有70 %～80 %的凹凸棒土，10 %～15 %的蒙脱土和海泡石，4 %～8 %的石英，1 %～5 %的方解石或者白云石，在加工的过程中非粘土成分被除去。因此，最终的的产品中含有85 %～90 %的凹凸棒土。

1940年Bradley[1]首先阐明了凹凸棒土的结构：

他认为凹凸棒土的典型化学式为Si8Mg5O20 (OH) 2(OH2 ) 4·4H2O，据国外矿物分析，凹凸棒土的化学成分质量分数为:SiO2 53.

61 % ，Al2O39.29% ，Fe2O33.1% ，TiO2 0.

39 % ，MgO 13. 20 % ，CaO 0. 2 % ，Na2O0.

04 % ，K2O 0. 25 % ，H2O 19. 8 %。它是一种具有纤维状或链状结构的水合镁铝硅酸盐，其结构可分为3 层。上下两层是硅氧四面体结构，中间是一层Mg- O - 八面体。由于结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na +、Ca2 +、Fe3 +、Al3 +。

2.2 吸附特性

凹凸棒土的吸附性取决于它较大的表面积和表面物理化学结构及离子状态，其吸附作用包括物理吸附及化学吸附。物理吸附的实质是通过范得华力将吸附质分子吸附在凹凸棒土的内外表面。凹凸棒土的化学吸附作用是其吸附作用的重要体现。其吸附是基于凹凸棒土的表面可能存在的几种吸附中心[2]：

(1) 硅氧四面体层内因类质同晶置换产生的弱电子供给氧原子，它们与吸附核的作用很弱。

(2) 在纤维边缘与金属阳离子(Mg2 +)配位结合的负水分子(OH2-) ，它可以与吸附核形成氢键。

(3) 在四面体层外表面上由Si - O - Si 桥氧键断裂形成的Si - OH 基不仅可以接受离子，而且可以与晶体外表面的吸附分子相互结合；可以与某些有机试剂形成共价键。

(4) 晶体化学成分的非等价类质同晶置换(Al3 +或Fe3 +对Mg2 +)及加热造成的配位水(H2O-，OH- ) 失去而产生的电荷不平衡形成的电性吸附中心。

凹凸棒土的吸附性决定了它在工业上可作为除臭剂、净化剂、吸附剂、载体、助滤剂。凹凸棒原土具有很高的吸附性，可以