凹凸棒石粘土在环境保护中的应用前景

凹凸棒石粘土在环境保护中的应用前景卢晓敏(广州华南师范大学化学与环境学院环境科学022 510631) 摘要:粘土矿物具有良好的吸附、过滤、分离、离子交换等物理化学性能,在环境保护中广泛应用。本文主要针对凹凸棒土在污水处理中的应用研究进展作一综述。凹凸棒石粘土是一种稀有资源，它具有独特的结构和性质，有着广泛的用途。

关键词:凹凸棒石粘土、环境、废水处理、趋势

前言

随着我国工业的发展, 许多化学污染物以多种途径进入环境, 对人类与生态环境产生了直接或潜在的危害。人们已经研究出多种物理、化学和生物的方法来转移这些污染物。由于粘土矿物比活性碳及斜发沸石等更为廉价, 且具有高化学、机械稳定性, 多孔隙率、多种表面和结构、分散悬浮性、离子交换性、吸附性等, 故用颗粒细小的粘土矿物及改性粘土矿物来转移污染物已经成为人们研究的热点。 ,1, 1.凹凸棒石粘土的物性

凹凸棒石又称坡缕石或坡缕缟石,是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土

矿物。其结构属2+1型粘土矿物。在每个2+1单位结构层中,四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒,形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道中充填沸石水3 +3 +和结晶水。由于Al 、Fe 等类质同象置换,形成铝凹凸棒石和铁凹凸棒石等变种。凹凸棒石粘土是以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿石,除含凹凸棒石外,常含有蒙脱石、高岭石、水云母、海泡石、石英、蛋白石及碳酸盐等矿物。

凹凸棒石形态呈毛发状或纤维状,通常为毛毯状或土状集合体。莫氏硬度2,3 ,加热到700,800?,硬度>5;比重为2.05,2.32。由于凹凸棒石独特的晶体结构,使之具有许多特殊的物化及工艺性能。主要物化性能和工艺性能有:阳离子可交换性、

吸2水性、吸附脱色性,大的比表面积(9.6,36m/g),以及胶质价和膨胀容。凹凸棒石粘土主要用途见表1:

表1 凹凸棒石粘土的主要用途

应用领域主要用途

化工作为橡胶的加工助剂,催化剂载体,用于去除石油中的水

份、硫、蓝色物质等杂质的吸附剂

深海石油钻井和地热钻深海钻井、内陆含盐地层石油钻井和地热钻井的优质泥浆

井原料

建筑材料涂料;化工搪瓷;墙体衬料等

农药、化肥农药载体,制作干燥、稳定的钾肥和氨肥

医药除去黄曲霉素B1 ;净化糊精,除去蛋白残渣

环保污水净化;粪便、废水的除臭、脱色

粘接剂墙壁粘接剂,酚醛树脂粘接剂

复印、复写、印刷压敏复写纸、印刷纸、复写接受纸,活性染料印刷基板,成色影像复合材料

原子能工业放射性物质的处理

铸造增强型砂强度的粘合剂

硅酸盐工业高镁耐火材料的耐高温涂层

1

2.凹凸棒石粘土在环境科学中的应用

国内很多大专院校和科研院所参与了凹凸棒石粘土的开发研究,使我国凹凸棒,2,石粘土测试标准和产品从无到有推向市场。

(1)利用凹土特性研制成啤酒净化过滤助剂、橡胶和PVC 塑料增强填料,取代白

碳黑和轻钙。

(2)研究应用了粘土净化处理印染、电镀和制革废水的技术方法,以及作饲料添

加

剂、农药载体、内墙涂料和水性油膏防水涂料、航空煤油精炼吸附剂。 (3)在

建材方面的应用研究。用凹凸棒土制成内墙涂料和AT 型水性防水油膏等产品。

(4)在印染废水处理方面的应用研究。利用凹凸棒粘土经选矿、烘干、粉碎、

酸处

理、加温活化后与助剂混合,制成廉价印染废水的净水剂,其脱色和去除COD 的性能理想;应用物理和化学原理确定废水处理工艺流程,采取了净水剂回用措施, 降低了净水剂使用量,提高了处理效果。

(5)天然凹凸棒石处理造纸黑液,使黑液中的污染物与天然矿物共沉淀,达到一

定的

净化效果;同时,以处理废液后的天然矿物沉渣为主要原料,通过不同配方和不同工艺条件烧制出合格的建筑陶瓷材料,这样,既处理造纸黑液,又利用天然矿物沉渣,不会造成二次污染。

(6)在制革废水处理方面。利用凹凸棒粘土特性,经过活化改性后制成适用于制

革

废水处理的专用凹凸棒粘土多功能高效净水剂,提高了制革废水的处理技术、

方

法和工艺流程。采用该技术处理制革废水后,废水中COD 去除率为75,97% ,硫

6+化物去除率为90%以上,Cr去除率为98%以上,有机悬浮物和油脂去除率为90%以上, SS去除率为95%以上,且处理周期短。 ,3, 3.粘土吸附剂在废水处理中的

应用

3.1粘土矿物对重金属污染物的吸附

粘土矿物通过离子交换吸附或配合作用能将水体和土壤中的重金属离子吸附到其表面上来。不同粘土矿物对金属离子吸附性能不同, 其吸附具有选择性。蒙脱石3+2+3+2+,4,对Cr、Cu有很好的选择性, 高岭石和伊利石对Cr、Pb有较好的亲和力。而凹凸棒石属于链层状结构的镁铝硅酸盐粘土矿物。很多学者基于凹凸棒石具有发育的内孔道和较大的比表面积,因而具有良好的吸附性能, 凹凸棒石等经适当预处理后，以吸附与离子交换法降氟除磷具有占地面积小、工艺简单、操作方便、高效快速、无二次污染、适用范围广而倍受人们关注。同时有利于降低废水处理成本，减少污,5,泥产生量，重复利用资源。

3.2粘土矿物对有机污染物的吸附

层间含有高价态阳离子的粘土矿物对有机分子具有更强的吸附能力，主要是由于: 高价态阳离子具有较强的内配位能力, 能和周围更多有水分子结合, 而水分子的OH基团可通过氢键与有机分子相互作用; 并且粘土矿物对金属离子的选择吸附性以及含有高价阳离子的粘土矿物具有较大的层间距, 从而增加了对有机物的吸附。 ,6, 4.凹凸棒石粘土的应用技术开发趋势

凹凸棒石粘土的市场机遇为其应用技术开发提出了更高的要求，这主要表现在产品纯度、粒度及其分布特性、颗粒形状、表面和界面性质、功能性等方面。同时要满足国家资源的综合利用和环境保护的要求。

2

由于凹凸棒石粘土矿多以共生或混生的形式与其他非金属矿共存，含量一般在10%,98%范围内变化，并且不同条件下生成的粘土矿在物理性质和化学性质方面略有差异，与其他共生或混生非金属矿在物理性质和化学性质方面又有一定的相似性，使选矿提纯技术的难度增加。另一方面，随着科技进步对凹凸棒石粘土矿纯度