1.1　膨潤土的結(jié)構(gòu)和分類

　　膨潤土是一種以為主要礦物的粘土巖,而是含水的層狀鋁硅酸鹽礦物,由兩個硅氧四面體層中間夾一個鋁(鎂)氧(氫氧)八面體層組成,屬于2:1型的三層粘土礦物,其組成為(Ｎａ,Ｃａ)0 33(Ａｌ,Ｍｇ)2Ｓｉ4Ｏ10(ＯＨ)2·ｎＨ2Ｏ,在粘土礦物形成過程中,常會發(fā)生同晶替代作用,晶體結(jié)構(gòu)層間存在過剩負電荷,能以靜電吸附陽離子保持電中性。此外,膨潤土具有很大的表面積,巨大的表面積伴隨著巨大的表面能,使其具有巨大的吸附能力。依據(jù)層間陽離子的比例關(guān)系可將膨潤土分為鈉基、鈣基、鎂基和鋁基膨潤土。其中鈣基膨潤土儲量大,約占總儲量的70%～80%。

　　1.2　膨潤土的改性

　　天然膨潤土中由于表面硅氧結(jié)構(gòu)具有極強的親水性和層間大量可交換性陽離子的水解,使其表面通常存在一層薄的水膜,而不能有效地吸附疏水性有機污染物,限制了在水處理領域的應用。因此,對天然膨潤土的改性受到了廣泛的重視。通過酸、氧化劑、無機鹽等無機物對膨潤土進行改性,可明顯改善其對有機污染物的吸附性和離子交換性能。目前,在水處理領域應用較多的改性膨潤土包括:活化膨潤土、有機膨潤土、交聯(lián)膨潤土以及有機交聯(lián)膨潤土。

　　1.3　改性膨潤土的吸附機理

　　1.3.1　交換吸附

　　　 吸附質(zhì)離子由于靜電引力作用聚集到膨潤土表面上,同時膨潤土釋放等當量層間可交換性陽離子,完成吸附過程,吸附結(jié)合力為離子鍵。對有機離子吸附質(zhì),大分子比小分子更易被吸附,因為有機大離子與作用時不僅陽離子交換起作用,范德華力也起相當大作用,離子越大,范德華力越大,被吸附也越多。

　　1.3.2　物理吸附

　　　 由于廢水中的吸附質(zhì)與膨潤土吸附劑間的分子引力作用,廢水中待處理污染物被吸附。物理吸附在低溫下就能進行,但由于吸附質(zhì)與吸附劑作用力主要是范德華力,所以吸附選擇性不強。一般說來,實際的廢水吸附處理中往往是兩種吸附機理綜合作用,只有在特定廢水處理中可能某種是主要的。

　　2　改性膨潤土在水處理中的應用

　　2.1　處理有機廢水

　　改性膨潤土吸附劑可用來處理各類有機廢水,可吸附非極性有機物、極性有機物以及各類有毒和難生物降解有機物。吳平宵等用有機交聯(lián)膨潤土處理酚廢水,發(fā)現(xiàn)ｐＨ值為10時,室溫下以120ｒ/ｍｉｎ的速度振蕩30ｍｉｎ后,水中酚的去除率可高達95%以上,比相應的有機膨潤土和交聯(lián)膨潤土的吸附去除率有明顯提高。吳平宵等還研究了有機交聯(lián)膨潤土的循環(huán)再吸附,其研究表明吸附了酚的有機交聯(lián)膨潤土能通過500℃灼燒再生。孫家壽等則用有機交聯(lián)膨潤土處理造紙廢液。當ｐＨ值為4.5,用量為24ｇ/Ｌ時,常溫處理60ｍｉｎ后,對ＣＯＤ的吸附效率達61.5%,吸附容量為549.3ｍｇＣＯＤ/ｇ。朱利中等用季銨鹽類表面活性劑改性膨潤土處理含系物、酚類、硝基類、胺類、多環(huán)芳烴等非離子性有機物的模擬廢水,認為:(1)有機膨潤土層間距和對有機物的吸附量隨改性時所用表面活性劑碳鏈的增長而增大。(2)改性時表面活性劑加入量低于陽離子交換容量(ＣＥＣ)時,有機膨潤土的層間距和對有機污染物的吸附量隨加入量的增加而增加;當加入量超過ＣＥＣ時,層間距、吸附量一般將不再增加。(3)吸附作用主要取決于有機陽離子大小和膨潤土的ＣＥＣ。

　　國外Ｓｍｉｔｈ等研究了長、短兩類季銨鹽改性的膨潤土對水中有機物的吸附分配性質(zhì),前者為線性的,后者是非線性的;Ｓｍｉｔｈ等還研究了單陽離子、雙陽離子改性的膨潤土吸附有機污染物的性能。另外,美國ＥＴＶｅｒｔｕｒｅ公司利用胺類聚合物,使膨潤土離子表面從親水性改良成親油性,生成易溶解烴類的粘土礦物,再結(jié)合,對Ｔｅｎｓｌｅｅｐ油層的產(chǎn)出水進行處理,能迅速而有效地脫除水中的烴類化合物。