有机膨润土在无机废水处理中的应用研究

信雅楠(盘锦市科学技术引进开发中心， 辽宁 盘锦 124010)

有机膨润土在无机废水处理中的应用研究

信雅楠(盘锦市科学技术引进开发中心， 辽宁 盘锦 124010)

本文介绍了膨润土的结构及其有机改性产物(有机膨润土)的优良特性和应用范围，综述了近些年来有机膨润土在处理无机废水方面的研究进展，并对有机膨润土在污水处理领域中的未来研究方向做出了展望。

有机膨润土；污水处理；研究进展

膨润土(Bentonite)是一种非常重要的非金属矿物原料，其主要成分是蒙脱石，(化学式为Al2O3· 4SiO2· H2O)，由两层硅氧四面体中间夹杂着一层铝(镁)氧八面体片而构成的2：1型的层状硅酸盐，其硅氧四面体骨架在二维空间上具有网格状延展性[1]。由于膨润土的资源非常丰富、价格低廉，且又具有很强的吸水膨胀性、阳离子交换性、悬浮性、吸附性、润滑性和催化活性等多种物化特性，因此被广泛地应用于冶金铸造、石油钻井、日化、环保和医药等领域。尽管天然膨润土具有很多卓越的物化性能，但有一些性质对其在某些方面的应用并不一定完全有利。因此，必须通过一定的方法对膨润土进行改性，从而使其在更多领域中得以应用。在众多的改性方法中，添加有机改性剂是一种最常见的方式。通过该方法改性的膨润土(即有机膨润土)相较于天然膨润土而言，其比表面积、疏水性、吸附性等多种物理、化学性能都得到了较大程度的改善，其应用领域也逐渐被拓宽至环境保护、有机催化、医药各行各业，而本文着重探讨有机改性膨润土在处理无机废水方面的应用研究进展。

1 有机膨润土处理无机废水

废水中常见的无机污染物(铬、铅等无机离子)一般来自于矿山、电镀、冶金、医药、电解等工业，不被自然环境降解，故而在很大程度上污染了水资源[2]，并对人类的健康也造成了一定的影响。

（1）有机膨润土处理含铬废水 王绍梅[3]以河南安阳膨润土为原料，将自制的十六烷基三甲基溴化铵改性膨润土用于吸附模拟废水中的铬酸根离子(即六价铬离子；有机膨润土0．3 g，体积20mL，Cr6+浓度50mg/L)，然后用蒸馏水等试剂对吸附后的膨润土进行多次洗脱，并用0．1 mol/L盐酸对其处理后再次用于铬酸根的吸附，最后计算出有机膨润土对铬酸根的吸附能力和铬酸根在膨润土上的洗脱率，以及再生有机膨润土对铬酸根的吸附率。实验结果表明，有机膨润土对铬酸根离子的吸附量随着十六烷基三甲基溴化铵添加量的增加而增加，在0．7 CEC时达到平衡，此时吸附率可达58%。此外，铬酸根-有机膨润土的铬酸根洗脱率高达82%，且在相同的吸附条件下，再生的有机膨润土对铬酸根的吸附率为56%，说明再生有机膨润土的吸附能力得到了很好的恢复。Mansri等[4]制备并表征了两种聚4-乙烯基吡啶(P4VP)添加量的改性膨润土(Bf0．06 和Bf0．3)，并将其与原土分别用于去除溶液中的六价铬离子。研究结果表明，溶液pH是影响铬离子在有机膨润土上吸附效率的最主要因素。六价铬离子在两种有机土上的去除率随着pH的减小而增大，当pH=1时最高。这是因为P4VP中吡啶上环的N在酸性溶液中容易被质子化形成–NH+，从而使–NH+与HCrO4-之间的静电作用增强，提高了铬离子的吸附量。吸附等温线研究中，Langmuir和Freundlich吸附等温线模型可以很好的描述铬离子在三种土上的吸附过程。

（2）有机膨润土处理含铅废水 Nathaniel等[5]通过微波辐射法制备了直线型烷基苯磺酸盐(LAS)改性膨润土，并用于去除废水中二价铅离子(Pb2+)。溶液pH 为 5时，膨润土原土上的质子化硅羟基与溶液中的Pb2+之间存在的静电斥力会延缓吸附过程，故其对Pb2+的吸附主要依赖于范德华力等较弱的物理作用。但对于有机膨润土而言，改性剂LAS使得其表面带负电，使得LAS与Pb2+之间产生静电引力，从而提高了有机土对Pb2+吸附能力。吸附等温线和动力学研究结果表明，铅离子在LAS改性膨润土上的吸附符合Sips模型和拟二阶动力学方程，本质上为吸热反应。赵振等[6]制备表征了一种阴-阳离子有机膨润土，并确定较为适宜的阳离子表面活性剂(十八烷基三甲基溴化铵，STAB)和阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠，SDBS)的比值为0．5CEC∶0．4CEC，同时探讨了pH和接触时间对有机膨润土吸附铅离子的影响。当pH在2．5和3．3之间时，铅以单独的二价阳离子的形式存在，并且与H+之间的竞争吸附相对较弱，故将溶液pH调节在此范围内较为合适。

3 结论与展望

有机改性膨润土，凭借其特殊的结构和优良的性能在基础研究和实际应用方面都取得了很好的成绩，尤其是在污水处理领域。但随着人类环保意识的逐渐增强以及社会对改善环境质量要求的不断提高，有机膨润土在污水处理方面仍存在一些不足之处。因此，为了解决这些问题并寻找一种经济有效的污水处理技术，有机膨润土的未来研究应集中在以下几方面：拓展有机改性剂种类，深入探究有机膨润土结构与吸附性能之间的关系，提高有机膨润土对某一类污染物的吸附能力和选择性，简化并降低有机膨润土的再生过程和成本，开发完善的有机膨润土处理污水的工艺。只有这样，我们才能更好地保护并改善人类赖以生存的水资源，从而使人与自然能够和谐地发展。

[1]姜桂兰,张培萍.膨润土加工与应用[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]李志萍,陈肖刚,沈照理.污染河流中Cr(VI)对浅层地下水的影响研究[J].环境科学学报,2006,26(1):99-104.

[3]王绍梅.有机膨润土的制备及其对铬酸根离子吸附性能的研究[J].安阳师范学院学报,2005,(2):51-53.

信雅楠(1984- )，女，辽宁盘锦人，工程师，硕士研究生，主要从事科技引进和农村科技工作。