膨潤土環(huán)境礦物材料6大改性方法

/膨潤土環(huán)境礦物材料6大改性方法天然膨潤土，由于其豐富的儲量、低廉的價格、特別的吸附性能，作為環(huán)境礦物材料在環(huán)境污染整治領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。但受其結(jié)構(gòu)的影響，將天然膨潤土直接應(yīng)用于環(huán)境污染整治有肯定的局限性，如吸附效果差，體系離子強度影響大，對重金屬離子的吸附結(jié)合力不強，環(huán)境中酸堿度或其它因素的更改會使已經(jīng)吸附上的重金屬離子重新解吸下來等。因此，需要對膨潤土進行改性。依據(jù)不同的需求，利用其結(jié)構(gòu)特征，對膨潤土進行改性處理。通過對膨潤土表面性質(zhì)以及層間結(jié)構(gòu)的修飾，可大大提高膨潤土對污染物的吸附性和選擇性，更好的應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)。膨潤土的改性方法很多，大體可分為：焙燒改性、酸化改性、微波法改性、無機改性、有機改性以及無機—有機復(fù)合改性等。1、焙燒改性焙燒改性是通過高溫焙燒使膨潤土失去吸附水、結(jié)構(gòu)水及有機質(zhì)，削減水膜對有機污染物的吸附阻力，有利于吸附質(zhì)分子的擴散，從而改善膨潤土的吸附性能。焙燒溫度一般掌控在400—500℃，溫度過低不能有效去除層間結(jié)晶水，溫度過高則會破壞膨潤土結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致晶型變化。焙燒改性雖然比較簡單，成本較低，加添吸附劑的投加量便可使廢水達到肯定的去除COD和脫色的效果，但是投加量的加添卻相應(yīng)地會大大加添后續(xù)工藝的處理難度和成本，并且，對于一些廢水，焙燒改性后的膨潤土并不能達到去除COD和脫色的充足效果。2、酸化改性酸化改性是利用肯定濃度的無機酸（鹽酸、硫酸、磷酸）處理天然膨潤土。一方面酸液可以將層間金屬陽離子溶出，置換成體積更小和價態(tài)更低的H+，使層間范德華力減小層間距增大；另一方面可以去除通道中的雜質(zhì)，從而擴大比表面積。兩方面的作用都有利于膨潤土比表面積和吸附性能的提高。通常，在肯定范圍內(nèi)，隨酸濃度的增大，處理后的膨潤土吸附性能加強，當(dāng)酸度達肯定濃度后吸附本領(lǐng)隨酸度增大基本無變化。酸化改性通過更改膨潤土的物理或者物化性質(zhì)來提高其對其他物質(zhì)的吸附性能，雖然工藝和設(shè)備簡單，其不足之處是對吸附容量和吸附選擇性的改善效果有限。近來，人們在膨潤土原土、焙燒或酸化改性后添加一種或多種化學(xué)物質(zhì)來進一步提升其吸附性能。3、微波法改性微波改性的原理是通過利用頻段在300Hz—300GHz之間的微波對膨潤土進行處理，使其活化。微波處理具有穿透性強、加熱均勻、操作安全簡單、耗能少、效率高等優(yōu)點，與傳統(tǒng)的酸化法、焙燒法結(jié)合使用效果更好。4、無機改性無機改性是通過在膨潤土層間形成無機柱狀結(jié)構(gòu)從而擴大層間距，提高比表面積，在層間形成二維孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時還使膨潤土在高溫環(huán)境中不至塌陷，提高其熱穩(wěn)定性。在改性過程中多選用Al3+、Ti4+、Mg2+、Fe3+等聚合羥基陽離子作為柱撐劑，首先用堿液水解上述金屬離子鹽得低聚羥基陽離子作為柱化液；然后利用膨潤土的陽離子交換作用將柱化液中的低聚羥基陽離子交換進膨潤土層間；最后通過加熱脫羥基在層間形成多孔柱狀金屬氧化物，再經(jīng)過磨粉等步驟便得到了無機柱撐膨潤土，無機柱撐膨潤土在催化、吸附領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。一般認為，柱撐改性膨潤土中柱撐劑的作用不但更改了層間的性質(zhì)，而且為膨潤土引入其他的離子或官能團，更改了表面性質(zhì)，加添吸附的數(shù)量，提高了吸附性能。5、有機改性膨潤土的有機改性是指通過加入有機物小分子或離子、有機聚合物等，通過離子交換，結(jié)合到膨潤土表面或進入膨潤土層間，利用其有機官能團與膨潤土內(nèi)外表面通過吸附作用或形成化學(xué)鍵結(jié)合成有機膨潤土。常用的有機改性劑有銨鹽、具有聚合性能的改性劑以及有機硅烷，其中以季銨鹽陽離子應(yīng)用最多。當(dāng)有機改性劑結(jié)合到膨潤土表面和進入層間后，膨潤土的表面性質(zhì)和層間性質(zhì)發(fā)生明顯變化，其表面由親水性變化為疏水性的同時，膨潤土晶體顆粒有機質(zhì)含量也加添，對水中有機物的吸附容量也顯著加強。6、無機—有機復(fù)合改性無機—有機復(fù)合改性是指將無機改性劑和有機改性劑相結(jié)合對膨潤土進行改性的方式。無機—有機復(fù)合改性膨潤土其優(yōu)勢重要體現(xiàn)在：疏水性較好，比表面積大和孔容較大，從而提高了膨潤土對污染物的吸附本領(lǐng)。膨潤土作為環(huán)境礦物材料，具有儲量豐富，價廉易得，活化改性方法簡單，可去除水中無機、有機污染物，具有較高的化學(xué)和生物穩(wěn)定性等諸多優(yōu)