中國(guó)粉體網(wǎng)訊 非金屬類(lèi)環(huán)保礦產(chǎn)，具有很好的脫色、吸附、表面改性、中和、高膨脹及高流變性、親水性和親油性、陽(yáng)離子交換等物理和化學(xué)性質(zhì)，具有儲(chǔ)量大、無(wú)二次污染的特性，適用范圍廣、發(fā)展前景好等特點(diǎn)，大量用于大氣、水、土壤污染處理防治。

1、非金屬礦物材料在環(huán)保領(lǐng)域的作用

（1）土壤改良

利用一些礦物巖石陽(yáng)離子交換性質(zhì)、選擇性、吸附性、酸堿性等特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，能夠改變土壤的物化性狀，增加土壤的保水、保肥能力，效果顯著。如沸石、膨潤(rùn)土、浮石、蛭石、硅藻土、海泡石是利用礦物的通氣性和膨脹性來(lái)改良土壤結(jié)構(gòu)；如高嶺土、膨潤(rùn)土、石灰?guī)r、泥灰?guī)r、火山灰、蛇紋巖是利用礦物的吸附性、粘結(jié)性和陽(yáng)離子交換性防止水土流失；如沸石、石灰?guī)r、石膏、碳質(zhì)巖是利用礦物具有酸堿性的特征，來(lái)改善土壤的酸堿度等。

（2）治理污水

利用坡縷石和海泡石具有的孔狀結(jié)構(gòu)，來(lái)處理有機(jī)廢水；利用蛭石具有片狀結(jié)構(gòu)、良好的高分子交換性和強(qiáng)吸附性，能作金屬?gòu)U水的處理介質(zhì)；利用蒙脫石、凹凸棒土、沸石等比表面積大、離子交換性高及吸附性能優(yōu)良的性質(zhì)，來(lái)處理生活廢水、工業(yè)廢水，去除廢水中的重金屬離子（如Ni²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr²⁺、Al²⁺等）、有機(jī)污染物及磷酸根離子等，并且吸附后具有優(yōu)良的脫附效果，能夠二次使用。

（3）凈化氣體

利用膨潤(rùn)土、海泡石、坡縷石、高嶺土等比表面積大、吸附性強(qiáng)的特性作為吸附、過(guò)濾材料，處理臭氣、毒氣（如NH₃等）等有害氣體；利用經(jīng)表面改性的粘土礦物處理固體垃圾，并可防止二次污染；利用膨脹石墨治理大氣污染和海洋油類(lèi)污染。另外，天然沸石、海泡石、蒙脫石、坡縷石等，在國(guó)防工業(yè)、核工業(yè)、航天工業(yè)中防毒、防輻射等方面也有很好的應(yīng)用。

（4）生態(tài)建材

利用沸石、硅藻土、膨脹珍珠巖、蛭石、浮石、海泡石等非金屬礦具有體輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、耐高溫、吸音等特點(diǎn)，能夠生產(chǎn)安全健康型生態(tài)建材；利用滑石、石膏、方解石、高嶺土、蛇紋石、麥飯石等非金屬礦具有吸附和藥用功能，能夠生產(chǎn)保健型生態(tài)建材；硅灰石、長(zhǎng)石、透輝石、霞石、正長(zhǎng)巖、玄武巖等，能夠生產(chǎn)節(jié)能型生態(tài)建材。

新形勢(shì)下，環(huán)保礦產(chǎn)面臨前所未有的機(jī)遇。以節(jié)能保溫礦物材料、室內(nèi)空氣凈化和溫度調(diào)節(jié)材料、抗菌材料、負(fù)陽(yáng)離子釋放材料、污水凈化材料、碳酸鈣木塑地板等為代表健康環(huán)保型礦物材料正在興起，也體現(xiàn)了新的趨勢(shì)。

2、非金屬礦產(chǎn)在環(huán)保領(lǐng)域研究進(jìn)展

（1）凹凸棒石

通過(guò)加熱改性，YIN等將700℃處理后的富鈣凹凸棒石（NCAP700）與富營(yíng)養(yǎng)化湖泊沉積物進(jìn)行共培養(yǎng)，結(jié)果表明NCAP700將表層沉積物中34.5%的移動(dòng)態(tài)磷轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)磷，有效抑制了磷的釋放，且在厭氧條件下也能顯著降低上覆水和底泥孔隙水中的磷通量和磷濃度。此外，YIN等發(fā)現(xiàn)當(dāng)水里停留8h時(shí)，凹凸棒石對(duì)進(jìn)水磷（9.74～11.4mg/L）的平均去除率達(dá)到93.1%～95.4%，且在一定范圍內(nèi)，隨水力停留時(shí)間增大，除磷性能會(huì)增強(qiáng)。

孔明等的研究表明天然凹凸棒黏土對(duì)Cr⁶⁺的理論最大吸附量為67.57mg/g，將凹凸棒石添加到含重金屬的底泥中后，底泥中的鉻由不穩(wěn)定的酸溶態(tài)和可還原態(tài)轉(zhuǎn)化為了穩(wěn)定的可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，表明凹凸棒石可以吸附和固定重金屬。

WANG等以負(fù)載染料的凹凸棒石黏土廢料為原料，制備了一種環(huán)保型的硅酸鹽/碳復(fù)合吸附劑，該復(fù)合吸附劑對(duì)四環(huán)素、結(jié)晶紫和亞甲基藍(lán)的最大吸附容量可達(dá)319.8、244.4、281.7mg/g。張建民等采用溶劑熱法制備的新型磁性氧化石墨烯-凹凸棒石復(fù)合材料，對(duì)亞甲基藍(lán)的去除效率達(dá)98.64%，且對(duì)實(shí)驗(yàn)完的磁性復(fù)合材料用磁鐵進(jìn)行分離回收，回收率達(dá)98.67%。以上兩種新型復(fù)合材料不僅對(duì)有機(jī)物具有極高的凈化潛力，而且解決了廢棄凹凸棒石的污染問(wèn)題，可作為紡織印染廢水和抗生素廢水凈化的理想吸附劑。

王家宏等利用偶聯(lián)劑將重金屬螯合劑四乙烯五胺修飾在凹凸棒土表面，制得的復(fù)合材料對(duì)Cr⁶⁺最大吸附量達(dá)到了270.8mg/g。HUANG等采用水熱焙燒法制備的MgO-ATP吸附劑能同時(shí)吸附Pb²⁺和Cd²⁺，最大吸附量分別為127.6、25.3mg/g，比原凹凸棒石提高了2～3倍，有望成為一種性能優(yōu)良的重金屬污染環(huán)境修復(fù)吸附劑。

（2）膨潤(rùn)土

趙秋香等將-SH（巰基）基團(tuán)嫁接到酸活化后的鈣基蒙脫石上，得到蒙脫石-OR-SH復(fù)合礦物材料，處理Cd污染土壤，結(jié)果表明，經(jīng)復(fù)合材料處理后，土壤中Cd的可交換態(tài)（水溶態(tài)和離子交換態(tài)）含量下降64.51%，下降幅度遠(yuǎn)高于單一蒙脫石材料，同時(shí)抑制小白菜對(duì)Cd的吸收降幅達(dá)57.14%。

孫志勇等采用CTAB和殼聚糖復(fù)合改性膨潤(rùn)土吸附活性紅X-3B,結(jié)果表明,復(fù)合改性膨潤(rùn)土層間距由1.245nm增大至1.718nm,對(duì)100mgL的活性紅X-3B模擬廢水的去除率可達(dá)99.15%,吸附劑經(jīng)NaOH液浸泡再生6次后去除率仍在60%以上,可循環(huán)利用。

（3）沸石

MariaVisa以較低的成本合成出比原料粉煤灰比表面積大10倍的沸石,對(duì)廢水P²⁺的去除效率大大增加。

李政等將粉煤灰合成出的NaP型沸石用于石油化工廢水中總氮和總磷的去除中,去除效率分別為65.5%和91.4%。

鄒紫今等將羥基磷灰石與沸石以1:2的比例混合，制成混合固化劑處理Cd、Pb污染土，并進(jìn)行水稻田間實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)施加量為1.8kg·m^-2時(shí)土壤中Pb和Cd的DTPA提取的有效態(tài)態(tài)含量分別降低69.6%和62.0%，亦能使水稻糙米中Cd和Pb含量下降48.5%和17%。

此外，將改性粉煤灰沸石用于造紙廢水處理,用粉煤灰沸石作為催化劑處理苯酚廢水,合成粉煤灰沸石固磷劑用于除磷,制備氟離子吸附劑除氟等,都預(yù)示著粉煤灰沸石在防治污染、提高環(huán)保效益方面前景廣泛。

（4）海泡石

通過(guò)熱、無(wú)機(jī)或有機(jī)改性后海泡石的吸附性能較普通海泡石有了較大提升，其回收能力也得到了改善，使其在土壤修復(fù)、空氣凈化、改善水體質(zhì)量等領(lǐng)域均表現(xiàn)出極好的應(yīng)用前景。

許璐等將海泡石與石灰以不同比例施加到Cd污染大田中，并種植玉米，當(dāng)施加量為石灰6.6t·hm^-2海泡石9.9t·hm^-2時(shí)，玉米根、莖、葉和籽粒中重金屬Cd的含量對(duì)比CK顯著降低，分別降低了70.27%、61.54%、46.51%和44.23%，也可略微提高玉米產(chǎn)量。

劉瑞瑞團(tuán)隊(duì)通過(guò)水解沉淀后進(jìn)行灼燒的方法合成了具有蜂窩狀介孔的TiO₂/改性海泡石復(fù)合材料用以催化空氣中的甲醛分解，經(jīng)過(guò)測(cè)試在550℃，且TiO₂/改性海泡石質(zhì)量比為1∶2的條件下，該催化劑獲得了光學(xué)、吸附甲醛和光催化性能的最佳組合，經(jīng)過(guò)12h催化分解后甲醛去除率可達(dá)88%。

劉瑩等利用共沉淀法將Fe₃O₄納米顆粒附著在海泡石表面后利用多巴胺對(duì)其進(jìn)行包覆，制備出一種復(fù)合改性海泡石。利用亞甲基藍(lán)溶液模擬其對(duì)有色印染廢水的吸附能力。多巴胺會(huì)在堿性條件下形成具有黏性的聚多巴胺增強(qiáng)海泡石的吸附能力，其對(duì)甲基藍(lán)的最大吸附容量可以達(dá)到749.14mg/g。

（5）高嶺土

王任遠(yuǎn)利用無(wú)機(jī)鐵基、有機(jī)、有機(jī)無(wú)機(jī)聯(lián)合改性等改性方法改性高嶺土，實(shí)驗(yàn)證明，無(wú)機(jī)改性方法使高嶺土比表面積從9.22m²·g^-1增加至14.25m²·g^-1，孔徑從3.03nm增加至3.82nm，更利于進(jìn)行陽(yáng)離子交換。在處理重金屬污染土壤上表現(xiàn)為，無(wú)機(jī)鐵基改性高嶺土相比其他改性方法能使污染土中更多的Cd可還原態(tài)轉(zhuǎn)化為殘?jiān)鼞B(tài)，投加量為3%時(shí)殘?jiān)鼞B(tài)由34.47%分別提高到59.53%。對(duì)于被重金屬污染的工程建設(shè)用地,高嶺土由于可塑性與吸附性兼?zhèn)涞奶攸c(diǎn),也有著良好的應(yīng)用。

黃明等采用化學(xué)方法制取了磁性高嶺土，研究了吸附劑用量、pH值、時(shí)間對(duì)磁性高嶺土吸附Pb²⁺的影響，并進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，吸附很快達(dá)到平衡，Pb²⁺的去除率達(dá)到99%以上。

結(jié)語(yǔ)

環(huán)保礦物種類(lèi)繁多，非金屬環(huán)保礦物中凹凸棒土、膨潤(rùn)土、沸石、海泡石、高嶺土等材料應(yīng)用廣泛。不過(guò)，水、土壤、大氣等復(fù)雜的環(huán)境中，污染源眾多，對(duì)環(huán)保材料的性能要求也存在差異，對(duì)非金屬礦物環(huán)保材料的利用也應(yīng)充分的揚(yáng)長(zhǎng)避短，既要?jiǎng)澐址N類(lèi)，也要協(xié)同治理。

參考來(lái)源：

谷一鳴，等：海泡石改性材料在環(huán)境保護(hù)中的研究進(jìn)展，蘭州理工大學(xué)

常柳，等：礦物材料在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用，遼寧科技大學(xué)

褚琳琳，等：粉煤灰制備沸石的合成方法研究及環(huán)保應(yīng)用，山東省威海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心

王柔，等：凹凸棒石的改性及其在水環(huán)境領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)

王澤龍，等：膨潤(rùn)土改性和復(fù)配及在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展，鄭州大學(xué)

陳平，等：高嶺土在水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展，東北石油大學(xué)

韓張雄，等：環(huán)保礦產(chǎn)的功能及其應(yīng)用展望，陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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