膨润土的研究进展.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date膨润土的研究进展膨润土吸附材料在有机污染物的研究进展膨润土吸附材料在有机污染物控制中的研究进展 李雪飞 郑岳青* （宁波大学材料科学与化学工程学院 浙江宁波315211）摘要：由于特殊的天然纳米结构，膨润土改性吸附材料在有机污染物控制与修复中有广阔的应用前景。本文重点评述了膨润土吸附材料对有机污染物的吸附作用机制，构效关系。简要总结其在一些有机污染物的控制作用。并展望

2、了今后的重点研究方向。关键词：膨润土 ；吸附材料 ；有机污染物 ；污染控制Adsorption of bentonite materials in organic pollutants control research progress LI Xue-Fei ZHENG Yue-Qing*(Faculty of Material Science and Chemical Engineering , Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang)Abstract: Because of natural peculiar nanometer structur

3、e,the bentonite changes nature adsorption material controlling in organic pollutants and having a prospect to apply vastly in renovation. Priority reviews the main body of a book having stated bentonite adsorption material imitating relation to organic pollutants adsorbing mechanism , structure. Bri

4、ef summary its the control action in a few organic pollutants. And have looked into the future at priority the days to come studying direction.key word： Bentonite ；Adsorption material ；Organic pollutants ；Contamination control引言 当前，人类的生存环境已普遍受到化学物质特别是有毒有害有机物的污染。如地面水中的持久性有机污染物、酚类化合物、硝基化合物、内分泌干扰素、藻毒素和

5、染料等、土壤中的有机农药和爆炸物等。正威胁生态环境安全和人群健康。环境污染控制和修复是当前国内外环境科学与工程领域的研究热点之一。人们正在积极探索环境污染控制与修复的新材料、新技术、新方法。1膨润土的简要介绍膨润土是以蒙脱石为主要成分的黏土岩,而蒙脱石则是由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型黏土矿物。由于矿物的表面有吸附作用，层间阳离子的交换作用，孔道的过滤作用及特殊的二维纳米结构效应等，膨润土在环境污染控制与修复中得到了广泛关注1-14。人们常根据不同需要对膨润土进行改性或活化处理3，以扩展膨润土的功能与用途。如吸附、抗菌、催化等。改性膨润土可分为有机膨润土、无机膨润土及有机-无机

6、膨润土。有机膨润土常用作有机污染物的高效吸附材料，能有效吸附处理废水，废气中的有机污染物并用作土壤、地下水的有机污染修复剂，有机废气处理剂，危险固废的稳定剂、垃圾填埋场防渗材料。由于其晶体层间或纳米级空间可以提供特殊的微化学吸附或反应场所，膨润土成为催化活性颗粒的理想载体材料6。2新型的复合膨润土自1949Jordan等首次使用有机铵盐制得膨胀性、疏水性较强的有机膨润土以来，已成功开发多种新型膨润土吸附材料，如从长碳链有机膨润土到短碳链有机膨润土，从单一阳离子有机膨润土到双阳离子有机膨润土，再到阴阳离子膨润土14和阳-非离子有机膨润土，从有机膨润土和无机膨润土到多功能复合膨润土。1990年Sm

7、ith等15首次用溴化十二烷基三甲基二胺合成了双阳离子头基有机膨润土；1995年Smith16首次用两种不同碳链长长度的季铵盐有机阳离子合成了双阳离子有机膨润土，可有效吸附处理不同浓度的复杂有机废水；2000年以来朱利中，陈宝梁首次合成了阴-阳离子有机膨润土14、阳-非离子有机膨润土8，发现了对水中有机污染物有协同去除效应；最近，又用带芳环的苄基三甲基铵离子（BTMA+）改性低电荷密度（或减电荷）膨润土，同时利用硅氧烷表面纳米吸附位点和层间有机阳离子的芳环堆垛作用，高效去除废水中难以被常规吸附剂捕获的亲水性芳香类化合物。有机膨润土虽然对有机物有良好的吸附性能，但结构功能较单一，为制备多功能有机

8、膨润土，人们在制备有机膨润土的同时，将其他功能的试剂引入到膨润土层间。如孙洪良等5利用CTMAB和EDTA共同改性制得的有机膨润土-EDTA复合体，用于同时去除废水中有机污染物和重金属离子；Xiong等在有机膨润土中引入了金属酚菁类光敏剂，制得了具有吸附光催化性能的复合膨润土，在将有机污染物矿化成无害物质的同时实现有机膨润土的绿色再生循环使用；胡六江等10在有机膨润土上负载纳米铁颗粒，同时实现吸附还原去除废水中硝基苯。这些新型复合膨润土扩展了其在有机污染控制与修复中的应用。3有机膨润土对有机污染物的作用机理有机黏土对有机污染物的吸附性能及其机理取决于改性时有机阳离子的结构。2000年，朱利中，

9、陈宝梁14提出有机膨润土吸附水中有机污染物主要包括分配作用和表面吸附两种机理。研究表明，短碳链季胺盐改性的膨润土在表面创造了相对刚性，非极性的表面，对水中有机污染物的吸附以表面吸附为主，而长碳链季胺盐在膨润土表面通过柔软烷基链的聚集，创造了有机分配介质。1996年Sheng等21在研究长碳链有机黏土吸附水中多组分有机污染物时，发现不同溶质共存协同或抑制吸附现象，近二天提出了“多元吸附机理”包括有机阳离子头和矿物表面的溶剂化作用，长烷基链的分配作用等。4改性膨润土在一些有机污染物的控制作用改性膨润土具有良好的吸附，催化降解等净化性能，在缓解控制消除环境有机污染中具有广泛的应用前景。下面重点介绍：

10、4.1处理有机污泥由于污泥对有机污染物的吸附能力强，采用生物降解或传统的方法难以达到治理效果。若加入对有机污染物吸附能力更强的有机粘土矿物，使污染物重新分配，则有可能去除污泥中有机污染物。有关学者基于这一思路，用一价阴离子表面活性剂改性Fe2O3，将其用于含菲的污泥,菲从污泥中转移到Fe2O3周围的有机相中，再用磁铁将其分离，污泥中菲的去除率可达98%99%。另外,Irfan等在处理含油污泥时，先通过精制、分离的方法提炼出油类，再利用2.5%膨润土和0.75%草酸液对油类进行脱色，使其成为可利用的油品。4.2吸附苯酚李静等18研究认为，膨润土经阳离子聚合物改性后，吸附苯酚的能力大大提高。振荡时

11、间、温度、pH值、离子浓度对阳离子聚合物/膨润土吸附苯酚的性能均有一定的影响。PDMDAAC/膨润土和EPI-DMA/膨润土分别在振荡时间为20 min和60 min时,达到吸附平衡;温度升高，吸附量下降,不利于吸附反应的进行，pHpKa时，吸附效果较好，离子浓度对苯酚的吸附有加强作用。两种阳离子聚合物/膨润土对苯酚的吸附均同时符合Freundlich等温吸附模式。4.3吸附苯胺曹明礼等19研究结果表明 :有机土对水溶液中苯胺的吸附作用明显优于原土。在室温下，水溶液中苯胺初始浓度 10mg/L ，有机土投加量 8 0g/L ，振荡吸附时间 60min，有机土对苯胺的去除率为 80.5 %。有机

12、土对苯胺的对数吸附等温线近似成直线，符合Freundlich方程。何雪寒等20认为溶液pH值是影响有机膨润土吸附苯胺的主要因素，有机改性膨润土对极性有机物的吸附作用不只是极性有机物在长碳链烷基形成的疏水环境中分配的结果，还应包含它们与蒙脱石表面的相互作用。5展望 膨润土由于特殊的二维空间结构，矿物表面的吸附作用，层间阳离子交换作用，孔道的过滤作用及特殊的纳米结构效应等。经改性或活化处理可制备多种新型高效多功能膨润土吸附材料。改性膨润土是有机污染控制与修复的理想天然材料，其吸附处理有机污染物的作用机制，构效关系 等已有大量研究。而且国内外关于改性蒙脱石在有机污染物吸附方面的研究报道已有很多，但目

13、前尚未见实际应用的公开报道，仅限于实验室研究阶段。随着科学技术的发展，全球性研究、开发环境材料的热潮方兴未艾，蒙脱石矿物以原料丰富，价格低廉，吸附性能良好等优点在污水处理方面必将具有广阔的应用前景。参考文献1 王晓蓉,吴顺年,李万山,盛光遥有机粘土矿物对污染环境修复的研究进展J 环境化学，1997，16（1）:1-132 朱利中,陈宝梁有机膨润土在废水处理中的应用及其进展J 环境污染治理技术与设备,1998(03) :53-613 曹明礼蒙脱石层间化合物的制备及应用前景J材料导报,2001，15：30-324 姜桂兰,张培萍膨润土加工与应用北京：化学工业出版社，20055 孙洪良,朱利中表面活

14、性剂改性的螯合剂有机膨润土对水中有机污染和重金属的协同吸附J研究高等学报化学学报,2007,28（8）:1475-14886 王海东,汤育才,张海,李海亮TiO_2/层状矿物复合材料的研究进展J材料导报，2007,21（6）:134-1377 吴平宵黏土矿物材料与环境修复北京：化学工业出版社，20048 朱利中,陈宝梁有机膨润土及其在污染控制中的应用北京:科学出版社，20069 朱利中,杨坤,董舒阳-非离子混合表面活性剂对沉积物吸附硝基苯的影响J; 环境科学; 2004(03):166-16910 胡六江,李益民有机膨润土负载纳米铁去除废水中硝基苯J 环境科学学报,2008,28（6）:110

15、7-1112.11 杨柳燕有机蒙脱石和微生物联合处理北京：中国环境科学出版社12 朱利中,王晴,陈宝梁. 阴-阳离子有机膨润土吸附水中苯胺、苯酚的性能J; 环境科学; 2000,(04) :45-4913 董元锋,刘温霞. 膨润土的有机改性及其应用J. 造纸化学品, 2006,(1): 123-126. 14 Zhu R L, Zhu L Z, Xu L H. Sorption characteristics of CTMA-bentonitecomplexes as controlled by surfactant packing densityJ.Colloids and Surfaces

16、 A, 2007, 294 :221-22715 Smith J A,Galan A. Environ .Sci.Technol, 1995, 29(3) :68569216 Smith R M, Martell A E. Critical Stability Constants,Vol.2:Amine.New York-London: Plenum Press, 1975(5):143-14617 郑红, 韩丽荣, 方勤方, 鲁安怀. 有机膨润土对苯胺的吸附性能及应用研究J. 环境化学, 2001,(05):213-21518 李静,岳钦艳,李倩,高宝玉,原爱娟. 阳离子聚合物/膨润土对苯酚的吸附及其机理研究J. 山东大学学报(理学版), 2008,(09) : 31-37. 19 曹明礼,张明,刘世珍.有机膨润土制备及其对水溶液中苯胺吸附作用的研究J .非金属矿, 2003,(01) : 52-53.20 何雪寒,王菲菲,潘方珍.有机蒙脱石处理苯胺废水实验研究J.中国非金属矿工业导刊,2008,(06) :50-54.21 Sheng G,Xu S,Boyd S A .Water Res, 1996, (30 ):1483-1489 . -