中國粉體網(wǎng)訊  重金屬污染廢水主要來源于金屬采礦、冶煉、電解、電鍍等工業(yè)，重金屬離子可在水生生物中富集，通過食物鏈危害人體健康。吸附法是處理含重金屬離子廢水的一種很有前途的方法，它不僅可以降低水中重金屬離子濃度，還有利于回收其中貴重的重金屬。膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的黏土。蒙脫石因?qū)娱g易發(fā)生不等價陽離子置換而產(chǎn)生永久性負電荷，并且蒙脫石具有很大的內(nèi)外表面積，這些性質(zhì)決定了膨潤土具有較高的離子交換容量和很強的吸附能力，因此被應用于含有重金屬離子的廢水處理。

一、膨潤土的基本性能及對重金屬離子的吸附機理

膨潤土的特性取決于蒙脫石特有的結(jié)構，蒙脫石晶格內(nèi)的異價類質(zhì)同象置換是其最基本、最重要的構造特性。蒙脫石是一種含水的層狀硅酸鹽礦物，由兩層硅氧四面體片夾一層鋁氧八面體片組成。硅氧四面體片中有一定量的Si4+被Al3+取代，鋁氧八面體片中也可有1/6～1/3的Al3+被 Mg2+、Fe2+等取代。這種不等價的類質(zhì)同相替換使得晶層產(chǎn)生永久性負電荷。晶層負電性主要通過靜電引力吸附的K+、Na+、Ca2+等層間陽離子來平衡，這些層間陽離子具有可交換性。另外，蒙脫石晶體邊緣破鍵，在pH >7時端面帶負電荷，也可吸附少量陽離子。正是由于蒙脫石礦物的這些特性，使膨潤土可用于處理含重金屬離子的廢水。

二、膨潤土的改性與方法

改性

研究表明，通過膨潤土的改性可提高其對重金屬離子的去除能力。膨潤土雖然具有較好的吸附性能，但是在含重金屬離子廢水處理的工業(yè)應用中，直接利用膨潤土原土往往不能達到滿意的效果，一般需將膨潤土經(jīng)過改性后再應用于廢水處理。膨潤土的改性處理方法主要有高溫焙燒、酸改性或鈉化改性、有機活化、無機柱撐等。

改性方法

高溫焙燒

高溫焙燒的主要目的是使膨潤土失去表面水、水化水和結(jié)構骨架中的結(jié)合水以及空隙中的一些雜質(zhì)，減小水膜對污染物質(zhì)的吸附阻力。焙燒還使得膨潤土的空隙率和表面積增加，有利于陽離子交換容量（CEC）的增加，提高膨潤土的吸附性能。但焙燒溫度不能超過500℃，時間以2h為宜，否則會破壞有利于吸附的構造，也增加處理成本。

酸改性

酸活化改性就是將一定細度的膨潤土浸漬于酸溶液中（常采用H2SO4），水浴加熱攪拌，抽濾后洗至濾液呈中性，干燥研磨即得酸改性膨潤土。膨潤土經(jīng)酸活化改性后，孔容積得到增大，并削弱了原來層間的鍵力，層狀晶格裂開，層間距增大，孔道被疏通，吸附性能和陽離子交換能力得到提高。

鈉化改性

由于天然膨潤土一般為鈣基蒙脫石，而蒙脫石層間Ca2+的交換能力遠遠小于Na+，因此蒙脫石必須先要鈉化，使其轉(zhuǎn)變?yōu)殁c基蒙脫石。鈉化劑的選取大多是采用較常見的鈉鹽，如Na2CO3、NaCl、（NaPO3）6、NaOH等。

有機活化

有機活化是用有機改性劑對膨潤土進行改性，主要為蒙脫石和季銨鹽陽離子表面活性劑的作用。季銨鹽陽離子進入蒙脫石的層間，不但使有機蒙脫石的層間距增大，而且改善了疏水性，從而增強了去除有機污染物的能力。

無機柱撐

用柱撐劑（多為聚合羥基陽離子）取代蒙脫石層間可交換性陽離子，形成無機層間插入化合物，經(jīng)干燥脫水、煅燒脫羥基等處理得到柱撐蒙脫石。柱撐后的蒙脫石層間被撐開一個到幾個分子的距離，因而比表面積增大，吸附性能得以提高。

三、膨潤土吸附重金屬離子的影響因素

溫度

在100℃以下，升高溫度有利于提高對重金屬離子的吸附效率，當溫度從20℃升高到60℃，吸附率可以提高15%～25%。溫度的升高使溶液中的離子運動速度加快，促進了離子的交換反應。

重金屬離子濃度及液固比

在重金屬離子初始濃度增加，或在初始濃度不變而增加膨潤土用量（即液固比減�。┑臈l件下，膨潤土對重金屬離子的吸附總量增加，單位質(zhì)量膨潤土的吸附量卻減小。

pH

一般認為，酸性條件不利于膨潤土對重金屬離子的吸附作用，近中性和偏堿性條件有利于吸附作用的進行。因此，去除重金屬離子多控制pH在5~9。

吸附時間

膨潤土對重金屬離子的吸附速度在前15min進行得很快，隨后吸附速度減慢，一般30~50min基本達到平衡，90%左右的吸附量在60min以內(nèi)完成。隨著時間的延長，吸附量略有提高。

粒度

隨著膨潤土粒度的減小，端面破鍵增多，陽離子交換能力略有增加。同時，粒度減小，比表面積增大，物理吸附也明顯增強�？偟慕Y(jié)果是隨粒度減小，吸附量增加。