膨润土(蒙脱石)及其改性水处理剂-北京中科新远环境工程有限公司
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膨润土(蒙脱石)及其改性水处理剂
作者:杀菌灭藻剂    发布于:2015-03-04 11:57:11    文字:【】【】【
    膨润土又名膨土岩、斑脱岩,有时也称白泥,通常为白色,也有浅灰、褐红等其他颜色,主要是由蒙脱石类矿物组成的黏土。
    蒙脱石的晶体结构,由两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氧八面体晶片组成,其组成为(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4010(OH)2•nH20,属2:1型层状硅酸盐矿物,在黏土矿物的形成过程中,常会发生阳离子异价类质同晶替代作用,如硅氧四面体中Si4+被Al3+替代,铝氧八面体中Al3+被Mg2+替代。晶体结构层间存在过剩负电荷,需吸附阳离子来保持电荷的平衡。被吸附的阳离子通常为Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Al3+、H+、Li+、Cs+、Rb+、NH4+等。因异价类质同晶(象)替代产生的负电荷大部分分布在片状硅铝酸盐的层面上,且与矿物层面上吸附的阳离子距离较远,吸附的阳离子与晶层间常被水分子所隔,两者结合较松弛,阳离子脱离和吸附所需能量较低,也较自由。因此,这些被吸附的阳离子可以被置换,这是蒙脱石矿物具有阳离子交换性
的本质。层间阳离子的可交换性,是膨润土的重要特性之一,此外膨润土具有很大的比表面积,巨大的比表面积伴随着巨大的表面张力(表面自由能),使其具有巨大的吸附能力。这些特性使膨润土作为污水净化材料,可与水体中的有毒有害金属离子、无机或有机污染物以离子交换或吸附的方式结合在一起,然后将这些物质从水体中分离出去,达到水质净化的目的。
    ①有机膨润土。有机膨润土是通过在膨润土表面用有机离子(典型的为季铵离子)交换非有机离子(如Na+、H+)得到的。有机膨润土的矿物表面是有机相,按照“相似相容”原理,有机膨润土要比活化膨润土对有机污染物具有更强的吸附能力。目前,常见的有机膨润土是由钠基膨润土经表面活性剂类有机覆盖剂改性而得的。在改性过程中,有机阳离子可与蒙脱石层间的无机离子交换形成以离子键为主的有机复合物,即有机膨润土。根据改性时所用表面活性剂的不同,可分为单阳离子、双阳离子、阴一阳离子、有机膨润土等。其中,对单阳离子有机膨润土的研究最多,经表面活性剂改性制得的该类有机膨润土,因其碳含量增加,疏水性能得到改善,因此处理有机污染物的能力大大提高。
    ②交联膨润土。交联膨润土就是用人工加工的方法,用带正电荷的交联剂代替蒙脱石层间可交换的阳离子,将其2:1单元层桥联撑开,形成一种二维通道(2:1单元层为“板”,交联剂为“柱”)的层柱状结构的新矿物,其层间距、柱间距可根据需要调节。常用的交联剂为无机金属阳离子(如Al3+、Fe3+、Ni2+、Cr3+、Zr3+、Ti4+等)水解产生的金属羟基阳离子,也称多聚羟基阳离子。这些多聚羟基阳离子一般呈平面状,厚度约0.5~0.6nm,通过离子交换后进入蒙脱石层间,并进一步在其中水解成“交联柱”,使蒙脱石层间距增大。交联膨润土的孔径可调,分布均匀,具有较好的吸附性能,可用于水中离子、非离子型污染物的去除。
    若将有机物引入交联膨润土层间,可得到孔径更大的有机交联膨润土,其吸附性能也将进一步改善。
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