膨潤(rùn)土的改性新技術(shù)及其在廢水處理中的應(yīng)用

周 庶，鄔 杰，曹志勇，屈鈞娥，王海人（湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430062）

膨潤(rùn)土的改性新技術(shù)及其在廢水處理中的應(yīng)用

周 庶，鄔 杰，曹志勇，屈鈞娥，王海人
（湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430062）

【摘 要】膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，具有良好的膨潤(rùn)性、粘結(jié)性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽(yáng)離子交換性，對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附能力。隨著新型膨潤(rùn)土技術(shù)的發(fā)展，具有高性能的改性膨潤(rùn)土在工業(yè)廢水處理中將得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，其在有機(jī)廢水、無(wú)機(jī)廢水、重金屬?gòu)U水等水處理方面的研究中已取得重大成果，本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究報(bào)道。

【關(guān)鍵詞】蒙脫石；膨潤(rùn)土；吸附性；陽(yáng)離子交換性；工業(yè)廢水

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水隨意排放，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。工業(yè)廢水處理新技術(shù)的研究成為當(dāng)前的重要課題。以蒙脫石為主要礦物成分的膨潤(rùn)土，具有良好的膨潤(rùn)性、粘結(jié)性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽(yáng)離子交換性，對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附能力，隨著新型膨潤(rùn)土技術(shù)的發(fā)展，具有高性能改性的膨潤(rùn)土在工業(yè)廢水處理中將得到廣泛應(yīng)用。

據(jù)勘探研究表明，我國(guó)膨潤(rùn)土的儲(chǔ)量居世界第一，種類齊全，分布廣，產(chǎn)量和出口均居世界前列，并且膨潤(rùn)土取用方便，價(jià)格低廉。其在有機(jī)廢水、無(wú)機(jī)廢水、重金屬?gòu)U水等水處理方面的研究已取得重大成果。

1　膨潤(rùn)土的改性新技術(shù)

1.1膨潤(rùn)土的基本成分

膨潤(rùn)土是一種粘土巖，以蒙脫石為主要礦物成分，因而亦稱蒙脫石粘土巖，主要化學(xué)成分是SiO2、 Al2O3和H2O，還含有Fe、Mg、Ca、Na、K等元素[1]，氧化物Na2O和CaO的含量對(duì)膨潤(rùn)土的物理化學(xué)性質(zhì)影響較大。按蒙脫石可交換陽(yáng)離子的種類、含量和層電荷大小，膨潤(rùn)土可分為鈣基膨潤(rùn)土(堿性土)、鈉基膨潤(rùn)土(堿性土)、天然漂白土(酸性土)，其中鈣基膨潤(rùn)土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。

1.2膨潤(rùn)土的基本性能及其缺點(diǎn)

蒙脫石晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)中存在鎂、鉀、鈉、銅等陽(yáng)離子，且這些陽(yáng)離子與蒙脫石晶胞的作用力不強(qiáng)，很容易被其他陽(yáng)離子置換，因而具有良好的離子交換性能。膨潤(rùn)土吸濕性較強(qiáng)，能吸附低于自身體積20倍的水而膨脹至30倍以上；在水介質(zhì)中，能分散成具有一定潤(rùn)滑性、觸變性和粘滯性的膠體懸浮液，可用于汽油和煤油的提純、食油毒素的去除以及工業(yè)廢水的處理。

在天然膨潤(rùn)土表面硅氧結(jié)構(gòu)極強(qiáng)的親水性，以及其層間大量可交換性陽(yáng)離子水解的共同作用下，其表面通常被一層薄水膜所包裹，致使其不能有效地吸附廢水中污染物分子，限制了其在廢水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[2]。因此，有必要對(duì)天然膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理。

1.3膨潤(rùn)土改性新技術(shù)

1.3.1無(wú)機(jī)改性

(1)酸改性。

膨潤(rùn)土經(jīng)硫酸、鹽酸或磷酸等無(wú)機(jī)酸溶液改性后，孔道和孔隙結(jié)構(gòu)有所改善，層狀晶格破裂，層間距有所增大，同時(shí)能去除分布在膨潤(rùn)土通道中的雜質(zhì)，有利于廢水中污染物分子進(jìn)入并進(jìn)行有效的吸附[18-21,25]。

(2)高溫改性。

高溫焙燒可以使膨潤(rùn)土先后失去表面水、水化水和結(jié)構(gòu)骨架中的結(jié)合水，減小水膜對(duì)廢水中污染物質(zhì)的吸附阻力。部分位于膨潤(rùn)土通道和空隙中的雜質(zhì)，同喪失的水分一起被帶走，通道和空隙被打開(kāi)，從而其吸附性能發(fā)生變化。但是焙燒溫度過(guò)高，會(huì)破壞膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)骨架和卷邊構(gòu)造，降低空隙率和孔徑，吸附性能有所降低[18-19]。

(3)超聲改性。

超聲波改性膨潤(rùn)土，可以提高其吸附性能。短時(shí)間的超聲可以增大其層間距，結(jié)構(gòu)變疏松，從而使金屬離子更易進(jìn)入；長(zhǎng)時(shí)間的超聲使膨潤(rùn)土中晶體片層表面的Si-O-Si鍵發(fā)生變化，增加了一些金屬離子與膨潤(rùn)土表面鋁氧位(≡SOH)的接觸機(jī)會(huì)，使膨潤(rùn)土對(duì)金屬離子的專性吸附有所增強(qiáng)[3,23]。

(4)無(wú)機(jī)鹽改性。

將膨潤(rùn)土浸漬于鹽溶液(NaCl、MgCl2、AlCl3、CaCl2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2等)中進(jìn)行改性，鹽溶液改性后的膨潤(rùn)土吸附能力比原土均有所提高。經(jīng)過(guò)活化改性，無(wú)機(jī)鹽中的金屬離子平衡了部分硅氧四面體上負(fù)電荷。由于膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)單元層與外加的低電價(jià)、大半徑的金屬離子之間吸引力較弱，層間陽(yáng)離子容易被其他陽(yáng)離子所置換。同時(shí)結(jié)構(gòu)單元層在層間溶劑的溶解和剝離作用下，分散成更薄的單晶片，使得膨潤(rùn)土內(nèi)表面積增大，這種帶電性和巨大的比表面積的特性使其具有較強(qiáng)的吸附性[13]。

(5)微波改性。

由于無(wú)機(jī)蒙脫石礦物本身同微波耦合作用較弱，并且微波能夠透過(guò)蒙脫石，其表面、層間的羥基、水及有機(jī)、無(wú)機(jī)柱化劑離子強(qiáng)烈地吸收微波，這些離子或分子從微波場(chǎng)得到的電磁能轉(zhuǎn)換成熱能，使蒙脫石體系溫度升高，加劇了周圍有機(jī)分子的活動(dòng)，有利于其進(jìn)入蒙脫石的層間，增大了層間距，擴(kuò)大了吸附的表面積，吸附效果增強(qiáng)[4,11,22]。

(6)多聚羥基陽(yáng)離子交聯(lián)改性。

無(wú)機(jī)金屬陽(yáng)離子(如Ti2+、Fe3+、Al3+、Cr3+、Zr3+、Ni2+等)水解產(chǎn)生的金屬羥基陽(yáng)離子常作為膨潤(rùn)土改性交聯(lián)劑，這些羥基陽(yáng)離子也稱為多聚羥基陽(yáng)離子。這些呈平面狀的多聚羥基陽(yáng)離子，通過(guò)離子交換后進(jìn)入蒙脫石層間，并進(jìn)一步在其中水解成交聯(lián)柱，使得蒙脫石層間距增大，膨潤(rùn)土比表面積增大，吸附性能提高[17,22]。

(7)稀土金屬摻雜改性。

常用的稀土改性劑為鑭鹽及其氧化物，膨潤(rùn)土在摻雜稀土金屬鑭后，在其表面或?qū)娱g引入了一定數(shù)量的金屬氧化物和氫氧化物，從而削弱了膨潤(rùn)土中蒙脫石的層間鍵能，層間距增大，結(jié)構(gòu)變得疏松，吸附劑表面羥基數(shù)量增多，膨潤(rùn)土表面經(jīng)羥基覆蓋后，極易與陰、陽(yáng)離子生成表面羥基絡(luò)合物，改性后膨潤(rùn)土對(duì)廢水中陰陽(yáng)離子吸附能力增強(qiáng)[16]。

(8)金屬負(fù)載型改性。

金屬負(fù)載改性膨潤(rùn)土，就是以膨潤(rùn)土為載體，采用溶膠—凝膠法、直接沉淀法、浸漬法等工藝將金屬活性組分高度分散地負(fù)載于載體上，利用載體具有良好的孔徑結(jié)構(gòu)和其他特性使活性組分在催化反應(yīng)中發(fā)揮出較好的催化效果[5,11]。

(9)鈉化巰基化改性。

自然界膨潤(rùn)土大多以鈣基膨潤(rùn)土的形式存在，而鈣基膨潤(rùn)土比表面積較小，性能差。鈣基膨潤(rùn)土經(jīng)鈉化巰基化等改性后，其陽(yáng)離子交換容量、膨脹容、比表面積、吸水率均有顯著增加，在水中分散性增強(qiáng)，對(duì)廢水中某些離子吸附能力顯著增強(qiáng)[19]。

1.3.2有機(jī)改性

(1)陽(yáng)離子表面活性劑改性。

常用的陽(yáng)離子表面活性劑有十六烷基三甲基溴(氯)化銨、氯化吡啶等，有機(jī)陽(yáng)離子表面活性劑取代蒙脫石層間和硅氧外表面的陽(yáng)離子，通過(guò)碳?xì)滏滈g的疏水作用相互締合，形成表面活性劑雙分子層，使更多的表面活性劑固定于界面上和層間，同時(shí)蒙脫石層間距增大，層間結(jié)構(gòu)變疏松，有機(jī)碳含量增加，疏水性增強(qiáng)，膨潤(rùn)土對(duì)廢水中污染物去除能力增強(qiáng)[12,14,17,24,26]。

(2)陰離子表面活性劑改性。

常用的陰離子類改性劑有十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等。陰離子類改性劑作用機(jī)理與陽(yáng)離子類相似，陰離子表面活性劑利用膨潤(rùn)土的離子交換性、吸附性與其層間的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子發(fā)生置換，改變了層間的環(huán)境，使其由親水性變?yōu)槭杷裕档推浔砻婺堋Ｍ瑫r(shí)經(jīng)改性后層間距和比表面積增大，吸附有機(jī)質(zhì)能力增強(qiáng)[6,24]。

(3)陰—陽(yáng)離子表面活性劑協(xié)同改性。

陰、陽(yáng)離子表面活性劑同時(shí)進(jìn)入膨潤(rùn)土中，在一定條件下能形成混合膠束，對(duì)有機(jī)污染物具有協(xié)同增溶作用，此類改性膨潤(rùn)土的吸附性能優(yōu)于單一陽(yáng)離子或陰離子改性膨潤(rùn)土[7,24]。

(4)兩性表面活性劑改性。

常用的兩性表面修飾劑十八烷基二甲基甜菜堿(BS-18)等結(jié)構(gòu)中具有一個(gè)C18的烷基疏水碳鏈，以及分別帶正、負(fù)電荷的親水基團(tuán)。鈉基膨潤(rùn)土經(jīng)兩性表面活性劑BS-18改性后，膨潤(rùn)土表面負(fù)電荷點(diǎn)位與BS-18中正電荷親水基團(tuán)結(jié)合，在膨潤(rùn)土表面上形成BS-18的疏水碳鏈有機(jī)相，其可通過(guò)疏水吸附作用將苯酚吸附到有機(jī)相上，對(duì)苯酚的吸附能力增強(qiáng)[15]。

(5)有機(jī)螯合劑改性。

常用的有機(jī)螯合劑有乙二胺、四乙烯五胺等。有機(jī)螯合劑能與進(jìn)入膨潤(rùn)土層間的重金屬離子形成絡(luò)合物，使金屬離子較為穩(wěn)定的吸附在改性膨潤(rùn)土層間。同時(shí)有機(jī)螯合劑的加入，使膨潤(rùn)土有機(jī)碳氮含量明顯增加，層間距增大，層間的疏水性增強(qiáng)，對(duì)有機(jī)污染物和重金屬離子的吸附能力增強(qiáng)[8,26]。

(6)高分子絮凝劑改性。

常用的高分子絮凝劑有聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯酰胺、殼聚糖等。聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯酰胺、殼聚糖均是帶有大量正電荷的陽(yáng)離子絮凝劑，絮凝劑既可包裹在膨潤(rùn)土表面，又可部分進(jìn)入膨潤(rùn)土孔隙內(nèi)。經(jīng)改性的膨潤(rùn)土表面粗糙度增加，比表面積增大，帶正電性，廢水中陰離子性污染物的去除率提高[20-21]。

1.3.3復(fù)合改性

在膨潤(rùn)土復(fù)合改性中，無(wú)機(jī)改性方法和有機(jī)改性劑共同使用，改性膨潤(rùn)土同時(shí)具有無(wú)機(jī)和有機(jī)膨潤(rùn)土的優(yōu)良特性。陽(yáng)離子表面活性劑和無(wú)機(jī)金屬聚合離子改性的復(fù)合膨潤(rùn)土層間吸附的表面活性劑和羥基金屬量，超過(guò)了膨潤(rùn)土的陽(yáng)離子交換容量，因此復(fù)合膨潤(rùn)土帶有一定的正電荷，在電荷排斥作用下分散性增強(qiáng)，對(duì)廢水中污染物吸附能力增強(qiáng)[9,17]。

2　膨潤(rùn)土的應(yīng)用

2.1膨潤(rùn)土在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

2.1.1在印染廢水處理中的應(yīng)用

紡織印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、堿性大、水質(zhì)變化大、COD和生化需氧量(BOD)均較高等特點(diǎn)[10]，屬難處理的工業(yè)廢水之一，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等。然而改性膨潤(rùn)土在處理印染廢水方面，效果頗好。

張靜等[11]以膨潤(rùn)土為載體，采用直接沉淀法制備了Fe2O3/膨潤(rùn)土負(fù)載型催化劑，在微波作用下處理模擬活性嫩黃廢水溶液。結(jié)果表明：催化劑加入量為0.5g，微波功率為900W，微波作用時(shí)間為5min，在此條件下模擬活性嫩黃廢水脫色率達(dá)96.4%。

Zhu等[12]利用膨潤(rùn)土通過(guò)一步法同時(shí)除去廢水中的酸性染料(Orange II)和陽(yáng)離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)。試驗(yàn)結(jié)果表明：試驗(yàn)吸附等溫線符合Langmuir方程，膨潤(rùn)土對(duì)Orange II和CTMAB飽和吸附量分別為868.1mg/g和980.8mg/g，對(duì)它們最大去除率可達(dá)99.6%。

Lian等[13]利用CaCl2改性膨潤(rùn)土，制得改性膨潤(rùn)土，來(lái)研究對(duì)剛果紅染料廢水的除去性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：改性膨潤(rùn)土有較寬的pH值(5～10)適用范圍，最大吸附容量為227.27mg/g，對(duì)剛果紅去除率可達(dá)到95.0%。

2.1.2在焦化廢水處理中的應(yīng)用

焦化廢水主要成分有氰化物、揮發(fā)酚、苯酚和苯系化合物、氨氮、礦物油以及其他含氧、硫、氮的雜環(huán)化合物等，廢水中污染物濃度高，尤其是難降解有機(jī)物、氨氮的濃度，COD高，成分復(fù)雜，治理較難，超標(biāo)排放的焦化廢水容易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)也直接威脅到人類健康。

王通等[14]采用十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)和陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺(CPAM)分別改性膨潤(rùn)土，制得系列CTMAB-膨潤(rùn)土(C-Bt)、CPAM-膨潤(rùn)土(PBt)和復(fù)合改性膨潤(rùn)土(C/P-Bt)。試驗(yàn)結(jié)果表明：C/ P-Bt對(duì)有機(jī)物有明顯的協(xié)同吸附效應(yīng)，C/P-Bt吸附量大于相應(yīng)的C-Bt加P-Bt吸附量之和, 對(duì)苯酚和硝基苯的吸附量分別可提高22%和26%。

張斌等[15]采用兩性表面活性劑十八烷基二甲基甜菜堿(BS-18)修飾改性膨潤(rùn)土，制得改性膨潤(rùn)土，研究不同條件下對(duì)苯酚的吸附性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：兩性修飾改性膨潤(rùn)土對(duì)苯酚的吸附速率均大于未修飾改性的膨潤(rùn)土，且均隨著修飾改性比例的增加而增大；吸附量在pH值4～8的范圍內(nèi)較穩(wěn)定，pH值＞8后，吸附量迅速降低。

2.2膨潤(rùn)土在無(wú)機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

2.2.1在廢水中對(duì)磷元素的吸附作用

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷變化調(diào)整，如通訊設(shè)施制造業(yè)、汽車制造業(yè)等金屬表面處理業(yè)的不斷深入，金屬表面的磷化工藝被普遍采用。然而此過(guò)程產(chǎn)生的大量高濃度含磷廢水，未加處理隨意排放，使得我國(guó)水體因氮磷含量較高而引起的富營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。加強(qiáng)廢水中磷的處理，嚴(yán)格控制排放出廢水中磷的含量，就顯得尤為重要。

朱鵬飛等[16]采用鑭為摻雜劑，通過(guò)浸泡法，制備了La/酸化膨潤(rùn)土吸附劑，來(lái)處理含有磷酸二氫鉀的含磷廢水。試驗(yàn)結(jié)果表明：在pH值5～6，投入0.2g的La/酸化膨潤(rùn)土吸附劑，在28℃、140r/min的恒溫?fù)u床中充分振蕩反應(yīng)1.5h后，對(duì)磷酸二氫鉀含磷廢水去除率高達(dá)99.88%。

Ma等[17]利用聚合鐵陽(yáng)離子和溴化十六烷基三甲銨共同改性的膨潤(rùn)土，可同時(shí)吸附廢水中的磷酸鹽和菲。試驗(yàn)結(jié)果表明：改性的膨潤(rùn)土對(duì)廢水中的磷酸鹽和多環(huán)芳香烴(菲)有較強(qiáng)的吸附能力，對(duì)廢水中的磷酸鹽和菲去除率分別大于95%和99%。

王峰等[18]采用鹽酸和煅燒兩種方法分別對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，探討了改性膨潤(rùn)土對(duì)KH2PO4含磷廢水的吸附性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：酸改性膨潤(rùn)土的除磷效果隨著酸改性濃度增大呈增大趨勢(shì)，且膨潤(rùn)土最佳熱改性溫度為500℃，500℃熱改性膨潤(rùn)土對(duì)磷的去除率可達(dá)92.77%。

2.2.2在廢水中對(duì)砷元素的吸附作用

日常生活中砷和含砷金屬的開(kāi)采、冶煉，以及用砷或砷化合物作原料的顏料、紙張、原藥、玻璃的生產(chǎn)等過(guò)程，都可產(chǎn)生含砷廢水。其廢水主要成分為亞砷酸鹽、砷酸鹽和砷的氧化物等，若不經(jīng)處理直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染以及威脅人類健康。對(duì)含砷廢水的處理，很多研究者已做深入研究，并取得了顯著成果。

李媛媛等[19]利用鈣基膨潤(rùn)土制備了鈉化膨潤(rùn)土、鈉化胡敏酸膨潤(rùn)土、鈉化熱活化膨潤(rùn)土、酸(硫酸)活化膨潤(rùn)土、酸化單寧酸膨潤(rùn)土、酸化胡敏酸膨潤(rùn)土及巰基化膨潤(rùn)土等7 種改性膨潤(rùn)土。試驗(yàn)結(jié)果表明：巰基化膨潤(rùn)土對(duì)As3+吸附能力最強(qiáng)，其對(duì)As3+的吸附受pH值、溫度及離子強(qiáng)度影響較小，對(duì)As3+的飽和吸附量達(dá)到了1.18mg/g，比鈣基膨潤(rùn)土提高了12倍以上，且其比表面積比鈣基膨潤(rùn)土提高了6倍以上。

姚樂(lè)[20]采用硫酸和高分子絮凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，處理含砷廢水。試驗(yàn)結(jié)果表明：在pH值=9，改性膨潤(rùn)土用量為25g/L，吸附平衡時(shí)間60min，反應(yīng)溫度為25℃時(shí)，廢水中砷的去除率可達(dá)97%以上。

2.2.3在廢水中對(duì)氟元素的吸附作用

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大量的高濃度含氟工業(yè)廢水未得到有效的處理，這些廢水一般含有呈離子(F-)形態(tài)的氟。排放的廢水中氟含量超過(guò)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)10mg/L，嚴(yán)重地污染了人類賴以生存的環(huán)境，同時(shí)給人類的健康造成諸多威脅。

鄧書(shū)平等[21]采用硫酸和適量聚二甲基二烯丙基氯化銨改性膨潤(rùn)土來(lái)處理含氟廢水。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：廢水pH值=4，出水含氟量由100mg/L降至1.9mg/L，去除率可達(dá)98.1%，達(dá)到國(guó)家含氟廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

龍敏等[22 ]采用微波輔助制備鋯鋁柱撐膨潤(rùn)土(MAZPB)作為吸附劑，研究其對(duì)廢水中F-的去除性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：在較寬的pH值范圍(3.5～10)內(nèi)，MAZPB有較好的除氟效果，去除率均達(dá)89%以上。MAZPB吸附F-符合Freundlich吸附等溫模型。2.3 膨潤(rùn)土在重金屬?gòu)U水處理中的應(yīng)用

2.3.1在電鍍廢水處理中的應(yīng)用

電鍍技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子、輕工、機(jī)器制造等行業(yè)。電鍍廢水水質(zhì)較復(fù)雜，含有鎘、鉻、銅、鎳、鋅等重金屬離子以及酸、堿、氰化物等具有很大毒性的雜物。電鍍廢水成分復(fù)雜，水質(zhì)變化幅度大，COD變化系數(shù)大；且電鍍廢水毒性大，含有大量的重金屬離子，若不經(jīng)處理直接排放會(huì)對(duì)水體造成極大的污染。

張雪萍等[23]利用超聲波對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，制得一系列改性膨潤(rùn)土，來(lái)研究對(duì)廢水中重金屬離子的吸附性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：改性膨潤(rùn)土對(duì)重金屬離子Cu2+、Zn2+、Mn2+、Co2+的吸附好于原土，且超聲時(shí)間越長(zhǎng)吸附性能越好，9.5h超聲改性膨潤(rùn)土對(duì)各金屬離子的吸附率最大，都在90%以上，且對(duì)Cu2+的吸附明顯好于Zn2+、Mn2+、Co2+。

羅成玉等[24]采用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)與陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)改性鈉基膨潤(rùn)土制得有機(jī)改性膨潤(rùn)土，研究不同條件下對(duì)電鍍廢水中Cu2+、Zn2+的去除性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)改性膨潤(rùn)土用量為5.0g/L時(shí)，對(duì)實(shí)際電鍍廢水中Cu2+、Zn2+的去除率分別為97.8%和87.6%。

2.3.2在選礦廢水處理中的應(yīng)用

選礦廢水水量大，成分復(fù)雜，懸浮物含量高，其中含有重金屬離子、有機(jī)和無(wú)機(jī)浮選藥劑，包括劇毒的氰化物、氰鉻合物等有害物質(zhì)，若不經(jīng)處理排放會(huì)嚴(yán)重污染周圍環(huán)境。

何玉風(fēng)等[25]采用人工合成的聚丙烯酸/硫酸酸化膨潤(rùn)土(PAA/HB)復(fù)合物，對(duì)混凝后選礦廢水中的COD去除進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：在20℃下，吸附劑用量為1.0g/L，pH值=5.0，100r/min振蕩2min時(shí)處理效果最好，廢水COD去除率最高達(dá)78.9%，Cu2+、Zn2+、Ca2+含量明顯降低，SS去除率接近100%。

黃珂等[26]采用十六烷基二甲基芐基氯化銨(HDBAC)和四乙烯五銨(TEPA)復(fù)合改性膨潤(rùn)土，制備了系列新型螯合柱撐有機(jī)膨潤(rùn)土，來(lái)考察其對(duì)選礦廢水中鎘和苯酚的吸附性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)水土比為400mL/g時(shí)，對(duì)實(shí)際選礦廢水中Cd2+的去除率為88%，對(duì)酚類物質(zhì)的去除率在99%以上。

3　總結(jié)與展望

目前，膨潤(rùn)土(特別是改性膨潤(rùn)土)在廢水處理方面取得較好的成果，國(guó)內(nèi)外對(duì)此方面多有報(bào)道。但是目前研究仍存在如下一些問(wèn)題：

(1)目前的大多研究?jī)H處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，試驗(yàn)?zāi)M廢水成分通常比較單一，處理起來(lái)效果一般較好，但是實(shí)際工業(yè)廢水成分相當(dāng)復(fù)雜，需要同時(shí)除去多種成分，處理難度大；通過(guò)多種方法的集成處理將是廢水處理發(fā)展趨勢(shì)，而對(duì)這些集成處理技術(shù)的協(xié)調(diào)技術(shù)，又是一很好的研究課題。

(2)膨潤(rùn)土通常改性后仍呈現(xiàn)其原有粉末狀，在廢水中保持膠凝狀和懸浮狀，增加了分離、再生利用的難度，以及有些改性膨潤(rùn)土再生后性能會(huì)降低，此等方面有待深入研究。比如：是否可以用物理或者化學(xué)的方法來(lái)達(dá)到膨潤(rùn)土的超細(xì)顆?；?，將是一很好的研究方向。

(3)膨潤(rùn)土某些改性方法實(shí)施成本比較高，導(dǎo)致難以大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；降低成本永遠(yuǎn)是廢水處理行業(yè)不斷追求的目標(biāo)。

(4)改性后膨潤(rùn)土對(duì)污染物飽和吸附量有待進(jìn)一步提高，減小其使用量，從而減小處理成本。

(5)對(duì)于膨潤(rùn)土處理各種廢水的吸附機(jī)理和動(dòng)力學(xué)機(jī)制、影響因素及其規(guī)律還需作更深入的研究。

總而言之，隨著膨潤(rùn)土改性技術(shù)的不斷完善，以及多種改性技術(shù)協(xié)同使用，必將能制備出高負(fù)荷量、多功能、可再生利用的膨潤(rùn)土，其對(duì)各種實(shí)際復(fù)雜廢水的處理效果會(huì)越來(lái)越好，再加上我國(guó)膨潤(rùn)土儲(chǔ)量豐富、原料廉價(jià)、獲取簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，改性膨潤(rùn)土在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域必將具有廣闊的應(yīng)用前景。

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The New Modified Technology and Application of Bentonite in Wastewater Treatment

ZHOU Shu, WU Jie, CAO Zhi-yong, QU Jun-e, WANG Hai-ren
(Faculty of Materials Science and Engineering, Hubei University, Wuhan 430062, China)

Abstract:Non-metallic mineral bentonite that montmorillonite is the main mineral composition, has a good swelling-property, cohesiveness, adsorption, catalysis, thixotropism and suspension and cation-exchange, and has a strong adsorbing ability to all kinds of gases, liquids, organic materials. With the development of new technology of bentonite, modified bentonite with high performance will be widely used in industrial wastewater treatment. In recent years, modified bentonite has made significant achievements in water treatment research of organic wastewater, inorganic wastewater and heavy metal wastewater, the reports of these aspects at home and abroad are summarized in this paper.

Key words:montmorillonite; bentonite; adsorbability; cation-exchange; industrial wastewater

【收稿日期】2015-05-15

【中圖分類號(hào)】TD875.5；TQ316.6

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1007-9386(2015)06-0007-05