膨润土对农田土壤修复或水处理效果

第三章膨润土对重金属污染土壤或水的处理研究

1 膨润土负载壳聚糖修复土壤镉污染的效果

为利用膨润土原位修复镉污染土壤提供理论依据,根据膨润土离子交换特性和壳聚糖在酸性溶液中带有正电荷,将膨润土与90%脱乙酰度壳聚糖的0.5%醋酸溶液混合,使壳聚糖负载在膨润土上,制成颗粒吸附剂,用于吸附溶液中Cd2+。最佳工艺条件是:壳聚糖与膨润土质量比为1:20,颗粒吸附剂用量为15gL-1,溶液中Cd2+质量浓度不大于200mgL-1,pH值为6～8,吸附平衡时间为8min,Cd2+去除率为99%。

2 壳聚糖改性膨润土修复土壤镉污染的研究

随着重金属污染土壤日益加剧,污染土壤修复和控制技术的研究越来越迫切.为利用膨润土原位修复土壤镉污染提供理论依据,采用平衡吸附试验研究了Cd2+在膨润土负载壳聚糖上的吸附行为.以90%脱乙酰度壳聚糖为原料,制备了膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂,用于吸附溶液中Cd2+.试验探讨了壳聚糖质量浓度对负载率的影响,结果表明,质量浓度3%的壳聚糖负载量最大,壳聚糖最大负载率达32.6%.吸附Cd2+最佳工艺条件是:壳聚糖与膨润土质量比为1∶20,膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂用量为15 g·L-1,溶液中Cd2+含量不大于200 mg·L-1, pH 值为6～8,吸附平衡时间为8 min,Cd2+去除率为99%.动态吸附Cd2+试验结果表明:质量浓度为200 mg·L-1的含Cd2+溶液,流速为4～6 m(h-1,经壳聚糖-膨润土吸附剂一次处理后,溶液中Cd2+的残留量为0.7 mgL-1.

3 表面活性剂改性膨润土吸附Cr(VI)的研究

研究了膨润土原土及2种经不同表面活性剂改性的膨润土在不同的pH值、不同的用量等条件下对cr(VI)的吸附情况，以及3种土达到吸附平衡所需的时间．还研究了3种土对Cr(VI)的等温吸附．结果表明，1827改性的膨润土吸附效果好，平均去除率为93％，且几乎不受pH值和时间的影响．其中2种改性膨润土对Cr(VI)的吸附为Freundlich吸附．

4 改性膨润土吸附重金属离子的研究与应用进展

研究了Cu和Zn在改性膨润土上的吸附动力学。计算得到拟一级速率常数分别为6．64x104 min/1和3.14/ min-1。Loral等研究了Zn2+和Cd2+在膨润土上的吸附和超声波解吸情况．Zn2+和Cd2+的最大吸附率可达到99．9％和96.8％，而最大解吸率可分别达到66.6％和51.4％。

5 两种改性膨润土对Cd2+和Pb2+吸附性能的比较

采用微波活化和高温焙烧两种方法对膨润土进行改性。比较两种改性膨润土对重金属Cdz 和pb2 的吸附性能．实验结果表明t加入经微波活化7 min的改性膨润土20 g/L，当溶液pH为8．吸附时间为40 min时．Cd和Pb的去除率分别达到95.29 和99.24 ；加人经450℃焙烧40 min的改性膨润土20 g/L，当溶液pH为9，吸附时阃为40min时，Cd0叶。和Pb0 的去除率分别可达99.84 和99.93 ；微波活化改性和高温焙烧改性膨润土的能耗成本分别约为0.1和8.8元/Kg土，综合经济成本考虑，微波活化改性膨润土处理含Cd和Pb的重金属废水更具应用前景。

6 蒙脱石等粘土矿物对重金属离子吸附选择性研究

矿物质与重金属离子问的相互作用已是当今环境科学、矿物学、土壤化学等学科领域研究的热点。通过蒙脱石、伊利石和高．孥石在一定的介质条件下对Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 五种重金属离子的竞争吸附实验研究，阐明三种粘土矿物对五种重金属离子的吸附选择性．蒙脱石对Cr 、Cu抖有很好的选择性高岭石和伊利石对Cr 、Pb有较好的亲和力粘土矿物对重金属离子的吸附选择性受矿物的层电荷分布、重金属离子的水化热、电价、离子半径、有效离子半径等因素控制。

7 膨润土的改性技术与应用研究现状

蒙脱石价格低廉易得、优良的力学性能、适宜的离子交换容量和易于插层的结构使得人们开始将有机蒙脱石首选来制备聚合物／层状硅酸盐复合材料，这种新型的环境友好阻燃材料具有广阔的发展前景；不同类型的改性膨润土对重金属的吸附容量和吸附选择性、抵抗外界环境干扰的能力上也不相同，所以改性膨润土在污水处理方面利用空间大。到目前为止，虽然对膨润土的改性研究已经有了很多，但仍存在许多不足，有机膨润土性能与结构的关系没有系统的研究，应用过程中很多机理性问题仍未解决；应用研究有待展开，产品开发仍处于实验室研究阶段，公开的文献成果远远多于常用产品。但随着对其改性研究的不断深入，加上膨润土自身的诸多优点，改性膨润土将具有更加广泛的应用前景。

8 存在问题及研究方向

膨润土及改性膨润土应用于处理重金属废水有其独到的优越性：储量丰富，价格低廉，热稳定性较好。吸附效果好，且在吸附水中重金属的同时可去除有机污染物。但是由于膨润土自身性质等原因，在应用中还存在一些不足之处。仍需进一步研究：

(1)目前关于膨润土对重金属离子的吸附性能研究多采用模拟废水。而对实际废水、土壤重金属离子的吸附性能研究较少。由于实际废水的成分、性质更复杂．影响因素多，所以理论研究与实际应用还有一定距离。

(2) 需要寻找更加经济有效的改性方法，以提高改性膨润土吸附剂对特定重金属离子吸附的选择性。

(3) 再生是一个新的研究课题，应加强吸附剂所吸附重金属的脱附研究。虽能够利用在废水处理中，但膨润土易与水混合成泥浆，为后期的水土分离造成很大的困难。

(4)土壤中重金属多呈结合态，游离的离子较少，因此采用膨润土能够稳定的重金属量有限。