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| 膨潤土環(huán)境礦物材料6大改性方法！ |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2019-10-21 16:05:47 瀏覽次數： |
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天然膨潤土，由于其豐富的儲量、低廉的價(jià)格、特殊的吸附性能，作為環(huán)境礦物材料在環(huán)境污染治理領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。
但受其結構的影響，將天然膨潤土直接應用于環(huán)境污染治理有一定的局限性，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合力不強，環(huán)境中酸堿度或其它因素的改變會(huì )使已經(jīng)吸附上的重金屬離子重新解吸下來(lái)等。因此，需要對膨潤土進(jìn)行改性。
根據不同的需求，利用其結構特征，對膨潤土進(jìn)行改性處理。通過(guò)對膨潤土表面性質(zhì)以及層間結構的修飾，可大大提高膨潤土對污染物的吸附性和選擇性，更好的應用于環(huán)境修復。
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(wú)機改性、有機改性以及無(wú)機-有機復合改性等。
1、焙燒改性
焙燒改性是通過(guò)高溫焙燒使膨潤土失去吸附水、結構水及有機質(zhì)，減少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。
焙燒溫度一般控制在400-500℃，溫度過(guò)低不能有效去除層間結晶水，溫度過(guò)高則會(huì )破壞膨潤土結構，甚至導致晶型轉變。
焙燒改性雖然比較簡(jiǎn)單，成本較低，增加吸附劑的投加量便可使廢水達到一定的去除COD和脫色的效果，但是投加量的增加卻相應地會(huì )大大增加后續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和脫色的滿(mǎn)意效果。
2、酸化改性
酸化改性是利用一定濃度的無(wú)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(yáng)離子溶出，置換成體積更小和價(jià)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，在一定范圍內，隨酸濃度的增大，處理后的膨潤土吸附性能增強，當酸度達一定濃度后吸附能力隨酸度增大基本無(wú)變化。酸化改性通過(guò)改變膨潤土的物理或者物化性質(zhì)來(lái)提高其對其他物質(zhì)的吸附性能，雖然工藝和設備簡(jiǎn)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(lái)，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(lái)進(jìn)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(guò)利用頻段在300Hz-300GHz之間的微波對膨潤土進(jìn)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(jiǎn)單、耗能少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，與傳統的酸化法、焙燒法結合使用效果更好。
4、無(wú)機改性
無(wú)機改性是通過(guò)在膨潤土層間形成無(wú)機柱狀結構從而擴大層間距，提高比表面積，在層間形成二維孔網(wǎng)結構，同時(shí)還使膨潤土在高溫環(huán)境中不至塌陷，提高其熱穩定性。
在改性過(guò)程中多選用Al3+、Ti4+、Mg2+、Fe3+等聚合羥基陽(yáng)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(yáng)離子作為柱化液；然后利用膨潤土的陽(yáng)離子交換作用將柱化液中的低聚羥基陽(yáng)離子交換進(jìn)膨潤土層間；最后通過(guò)加熱脫羥基在層間形成多孔柱狀金屬氧化物，再經(jīng)過(guò)磨粉等步驟便得到了無(wú)機柱撐膨潤土，無(wú)機柱撐膨潤土在催化、吸附領(lǐng)域有廣泛應用。
一般認為，柱撐改性膨潤土中柱撐劑的作用不但改變了層間的性質(zhì)，而且為膨潤土引入其他的離子或官能團，改變了表面性質(zhì)，增加吸附的數量，提高了吸附性能。
5、有機改性
膨潤土的有機改性是指通過(guò)加入有機物小分子或離子、有機聚合物等，通過(guò)離子交換，結合到膨潤土表面或進(jìn)入膨潤土層間，利用其有機官能團與膨潤土內外表面通過(guò)吸附作用或形成化學(xué)鍵結合成有機膨潤土。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(yáng)離子應用最多。
當有機改性劑結合到膨潤土表面和進(jìn)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，其表面由親水性轉變?yōu)槭杷缘耐瑫r(shí)，膨潤土晶體顆粒有機質(zhì)含量也增加，對水中有機物的吸附容量也顯著(zhù)增強。
6、無(wú)機-有機復合改性
無(wú)機-有機復合改性是指將無(wú)機改性劑和有機改性劑相結合對膨潤土進(jìn)行改性的方式。無(wú)機-有機復合改性膨潤土其優(yōu)勢主要體現在：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能力。
膨潤土作為環(huán)境礦物材料，具有儲量豐富，價(jià)廉易得，活化改性方法簡(jiǎn)單，可去除水中無(wú)機、有機污染物，具有較高的化學(xué)和生物穩定性等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，系統深入地研究膨潤土的改性方法、改性機理、結構、性能及其在環(huán)境污染治理中的應用，將對進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型改性膨潤土及其在環(huán)境保護特別是污水處理及環(huán)境修復中的應用具有重大意義。
參考資料：[1]劉海俠,蘇慶平.改性膨潤土及其在水處理中的應用[J].化學(xué)工程與裝備,2014(10):145-149.
[2].何友軍.功能化膨潤土吸附水中重金屬離子的研究[D].濟南大學(xué),2016.
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