【摘 要】膨润土是一种非金属矿产，具有很大的比表面积，吸附性能优良，而且在我国的储量较大，在水质污染治理中具有很大应用潜力。本文对混凝剂的研究现状和未来的发张趋势进行了介绍，并且重点对近年来成为热点环保材料的膨润土进行了探讨，指出了目前膨润土在环境应用中存在的问题，希冀能为其未来的应用前景提供一定的理论依据。
【关键词】改性；膨润土；水处理剂
随着经济的发展，资源和环境己经成为进一步发展所面临的两个重要课题。在中国，水资源相对缺乏，而且分布不均;水质污染也成为制约经济发展的重要因素，而且严重影响人类的身体健康。水质污染有多种形式，包括有机物污染、营养物富集、重金属污染等。其中，重金属污染对人类的危害较大，因为重金属直接影响人类的身体健康。在环境治理过程中，二次污染也是非常严重的问题。膨润土又叫膨土盐或班脱盐，是一种非金属矿产，分布广泛，由火山岩在碱性水的作用下烛变而成，最早于法国发现。因在1888年于美国蒙他拿州的福塔蒙脱地区首次发现了矿脉，其是应用最为广泛的非金属矿产之一。目前无机、有机和无机/有机复合改性膨润土研究较多，且大部分改性膨润土主要用在重金属废水、有机废水和染料废水的处理中。
一、混凝剂的研究及发展趋势
目前，我国水污染严重，水环境恶化促使人们继续找到更好的污水处理方式。凝固作为废水处理的重要方法之一，是最广泛使用，经济和简单的水处理技术之一。通过凝结，悬浮颗粒可在污水中形成矾花，并在沉淀过程中相互碰撞，使絮状颗粒在底部逐渐变大，最后通过水处理结构分离除去，净化水的目的。在生活饮用水处理、工业废水处理和食品、发酵工业等领域现已广泛应用混凝技术，其主要目的是把水中胶体和悬浮物颗粒凝聚为大的混凝体，以便从水中分离出来。目前，市面上常用的混凝剂一般分为三类：第一类，无机混凝剂，例如聚合氯化铝、硫酸铝和聚合硫酸铁；第二类，有机合成高分子混凝剂，例如聚乙烯亚胺和聚丙烯酰胺类；第三类，天然高分子混凝剂，例如微生物混凝剂、藻酸钠、壳聚糖、改性淀粉等。
（一）无机混凝剂
无机混凝剂主要分为无机凝聚剂和无机高分子混凝剂两大类，以下是各种混凝剂种类及分类：铝盐系列凝聚剂：硫酸铝（AS）、三氯化铝（AC）、硫酸铝钾等，混凝剂：聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）；铁盐系列凝聚剂：硫酸铁（FS）、三氯化铁（FC）、氯化亚铁等，混凝剂：聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铁（PFC）；钙镁盐系列助凝剂：氢氧化钙、碳酸镁、氢轻烧镁、碳酸镁等；阴离子型硅酸盐助凝剂：活化硅酸（PSA）；复合系列主要包括无机复合类型和有机复合类型，无机复合类型包括：聚合硫酸铝铁（PFAS）/聚合氯化铝铁（PFAC）、聚合硫酸氯化铁（PFSC）/聚合硫酸氯化铝（PASC）、聚合硅铝（PASi）/聚合铁硅（PFSi）、聚合硅酸铝（PSA）/聚合硅酸铁（PSF）、聚合氯化磷酸铝，等；有机复合类型包括：聚合铝/铁-聚丙烯酰胺、聚合铝/铁-甲壳素、聚合铝/铁-天然有机高分子、聚合铝/铁-其他合成有机高分子等等。
（二）有机合成高分子混凝剂
有机合成聚合物凝结剂是一类通过具有化学聚合作用的有机单体或由含有带电官能团或中性官能团的有机聚合物化合物制成的聚合物化合物，可以溶解在具有电解质行为的水中。凝固机理是通过中和作用，在化学键中聚合物链与许多胶体颗粒形成桥接，同时由于聚合物具有强的吸附作用，从而形成较大的胶体颗粒并使之下沉。此外，凝结过程也具有净捕获扫描效应，使得沉降更快。
（三）天然有机高分子混凝剂
天然有机聚合物凝结剂是纯天然的，但大部分是化学改性。这种凝结剂具有广泛的开发潜力，广泛可得，价格便宜，无毒，易于降解和再生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自20世纪80年代，国外学者开始研究天然有机聚合物改性凝聚剂。根据其原料的不同来源，可以分为淀粉改性衍生物，纤维素改性衍生物，植物胶改性产品，多糖和蛋白质产品等，最有潜力的是开发水溶性淀粉衍生物和多糖改性凝结剂。
二、膨润土的改性及应用
膨润土是一种新型的廉价水处理吸附剂，具有矿产资源丰富，加工简单，改性多，污染物去除多，去除效率高的特点，备受关注。膨润土主要矿物成分是蒙脱石,其化学成分一般为(Na,Ca)0. 33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O,具有2:1型的层状硅酸盐结构,每个单元晶层是由两边的硅氧四面体层中间夹着一个铝氧八面体层而成的三层结构,两边的Si-O四面体的顶端都指向AI-O八面体,并以顶端的氧与八面体共用,将三层联系起来成一个单元晶层。膨润土处理重金属废水的方法简单，有效，成本低，重金属的释放率在解吸时较低，二次污染较少。
（一）活化改性
活化改性是指使用酸、焙烧、氧化、氢化、还原等方法进行活化处理并改性膨润土。酸改性处理可以有效去除膨润土中的各种不利于混凝的杂质，使其更加有效吸附各种污染颗粒，阻止其扩散，易形成絮凝体。胡恭任等用硫酸对提纯膨润土进行活化改性制得酸改性膨润土，利用提纯后的膨润土和10%浓硫酸在80℃下进行搅拌后，在105℃下进行活化，得到酸改性膨润土。使用其对含Pb2+废水的处理效果十分优良，为膨润土的改性及其对含重金属废水的处理提供了重要的参考依据。Naseem等研究发现膨润土在150℃-200℃活化后,对水体中Pb+的去除率达96%以上,随着Pb+浓度从100-200ug/mL增加,其吸附率有所下降,但其分配系数KD却基本保持在一个常数水平,即焙烧膨润土的吸附能力不受重金属浓度的影响。
（二）有机改性
有机改性是指有机阳离子或分子在膨润土的间层中形成一种有机/无机复合材料，能更加有效地吸附有机物，而且吸附效率较为稳定。主要包括有机阳离子插层改性和表面的偶联改性。
（三）无机改性
是指膨润土经过镁盐、铝盐等无机盐进行改性，改变膨润土原有电荷构成，加强离子交换性能。王代芝等以用40%的AlCl3浸泡已在500℃下煅烧2小时的膨润土24小时进行改性制得盐改性膨润土，并对低氟废水进行吸附试验，去除率率有24.6%提升到83.17%，证明改性膨润土的吸附性能得到极大的改善，而且不会对环境造成二次污染。
（四）无机/有机改性
是指进过无机溶剂和有机溶剂共同作用制得的复合改性膨润土，兼具柱改性膨润土和有机改性膨润土的优点。
三、结论与展望
新开发的膨润土主要优点如下：首先，由于产业发展的不断调整和产品研发的不断优化，推进了改性膨润土的广泛应用，如膨润土用于高放射性废物储存，环保，沙漠改良，地下工程防水；其次，由于科技技术不断的进步和生产加工手段的不断先进，使膨润土的改性活化技术上升到了一个新的高度，随着纳米材料，柱撑土，有机凝胶，相变等高附加值产品的发展，储能材料，精细化工产品中军用到了改性膨润土。因此，改性膨润土将以综合利用，矿物净化和深加工技术为研究重点，使矿产资源得到更加全面地开发，并且加强了应用领域膨润土的开发利用研究。
【参考文献】
[1]王启强,彭龙贵.膨润土有机改性及吸附性能研究[J].工业用水与废水,2016,47(06):51-53+67.
[2]章青芳. 磁性膨润土的制备及其在水处理中的应用研究[D].太原理工大学,2016.
[3]俞铁明. 改性膨润土在废水污染物处理和回收利用中的应用研究[D].浙江大学,2014.
论文作者:王婷
论文发表刊物:《科学与技术》2020年1期
论文发表时间:2020/4/29
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