|
| |
| 膨潤土環境礦物材料6大改性方法！ |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2019-10-21 16:05:47 瀏覽次數： |
|
| |
天然膨潤土，由于其豐富的儲量、低廉的價格、特殊的吸附性能，作為環境礦物材料在環境污染治理領域得到了廣泛關注。
但受其結構的影響，將天然膨潤土直接應用于環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，環境中酸堿度或其它因素的改變會使已經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。
根據不同的需求，利用其結構特征，對膨潤土進行改性處理。通過對膨潤土表面性質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、無機改性、有機改性以及無機-有機復合改性等。
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、結構水及有機質，減少水膜對有機污染物的吸附阻力，有利于吸附質分子的擴散，從而改善膨潤土的吸附性能。
焙燒溫度一般控制在400-500℃，溫度過低不能有效去除層間結晶水，溫度過高則會破壞膨潤土結構，甚至導致晶型轉變。
焙燒改性雖然比較簡單，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和脫色的滿意效果。
2、酸化改性
酸化改性是利用一定濃度的無機酸（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，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變化。酸化改性通過改變膨潤土的物理或者物化性質來提高其對其他物質的吸附性能，雖然工藝和設備簡單，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物質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、效率高等優點，與傳統的酸化法、焙燒法結合使用效果更好。
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構從而擴大層間距，提高比表面積，在層間形成二維孔網結構，同時還使膨潤土在高溫環境中不至塌陷，提高其熱穩定性。
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，而且為膨潤土引入其他的離子或官能團，改變了表面性質，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加入有機物小分子或離子、有機聚合物等，通過離子交換，結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外表面通過吸附作用或形成化學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，其中以季銨鹽陽離子應用最多。
當有機改性劑結合到膨潤土表面和進入層間后，膨潤土的表面性質和層間性質發生明顯變化，其表面由親水性轉變為疏水性的同時，膨潤土晶體顆粒有機質含量也增加，對水中有機物的吸附容量也顯著增強。
6、無機-有機復合改性
無機-有機復合改性是指將無機改性劑和有機改性劑相結合對膨潤土進行改性的方式。無機-有機復合改性膨潤土其優勢主要體現在：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，具有較高的化學和生物穩定性等諸多優點。因此，系統深入地研究膨潤土的改性方法、改性機理、結構、性能及其在環境污染治理中的應用，將對進一步開發新型改性膨潤土及其在環境保護特別是污水處理及環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,2016.
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
