利用天然礦物治理污染與修復(fù)環(huán)境是建立在充分利用自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)天然自凈化的特色。凹凸棒石黏土因具有較大的比表面積而表現(xiàn)出良好的吸附性，在污染治理和環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域中發(fā)揮著獨(dú)特的作用，并在污染治理的規(guī)模、成本、工藝、設(shè)備、操作、效果及消除二次污染等方面具有明顯的特點(diǎn)和較大的優(yōu)勢(shì)。

　　1、凹凸棒石用于水污染治理

　　(1)重金屬?gòu)U水

　　凹凸棒石環(huán)境礦物材料可用于處理含有重金屬離子的廢水。

　　趙彩榮等研究表明，在pH=1的含Cr廢水中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的經(jīng)活化的凹凸棒石黏土，20℃下攪拌60min，Cr的凈化率達(dá)99.75%，濾液中殘留的Cr可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　秦非等利用凹凸棒石黏土(AT)和石英砂(SS)制成新型復(fù)合顆粒吸附劑，發(fā)現(xiàn)AT-SS顆粒具有良好的穩(wěn)定性和除Pb效果，在靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中，Pb的吸附量可達(dá)500mg/g以上，反應(yīng)15min內(nèi)即可達(dá)到平衡;在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中，吸附容量約為60mg/g，穿透時(shí)間為20h，回收率為48.3%。

　　張宇等利用活化過(guò)的凹凸棒石黏土粉末處理含Ni廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土水比為1:1500時(shí)，吸附率已達(dá)100%，處理同量的廢水，凹凸棒石用量少于硫鐵礦和改性的膨潤(rùn)土，由于凹凸棒石價(jià)格更低，所以更有實(shí)用價(jià)值;另外還發(fā)現(xiàn)，凹凸棒石黏土吸附含Ni廢水時(shí)，其適用pH范圍很廣。

　　(2)富營(yíng)養(yǎng)化水體

　　N、P等營(yíng)養(yǎng)成分的富集是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的根本原因，如何有效控制并設(shè)法去除水體中的N、P日益顯得重要。但不同礦物組成的凹凸棒石黏土對(duì)氨氮污染水體的吸附凈化性能不同，其中以含蒙脫石的凹凸棒石黏土的P吸附性能較強(qiáng)，其對(duì)畜禽廢水的氨氮去除率可達(dá)到75.1%。

　　酸處理的凹凸棒石黏土對(duì)PO43-的吸附量比原土提高了6倍，而堿處理的凹凸棒石黏土對(duì)PO43-的吸附量則提高了16倍多，特別是經(jīng)過(guò)高濃度堿長(zhǎng)時(shí)間處理的凹凸棒石黏土具有較高的除P效果。

　　熱活化、酸化改性或酸熱處理的凹凸棒石黏土具有更高的P素吸附容量和更快的吸附速率，但對(duì)P的吸附容量隨pH升高而下降。

　　董慶潔等用含有氧化硅、Al、Fe的硅酸鹽無(wú)機(jī)礦黏土-凹凸棒黏土與MgCl2反應(yīng)制成的復(fù)合吸附劑對(duì)P具有很強(qiáng)的吸附性能，在PO43-初始濃度為100mg/g時(shí)，常溫條件下，pH=5.4時(shí)可獲得最大吸附容量為34.8mg/g，而熱力學(xué)數(shù)據(jù)同時(shí)還表明，在吸附劑固體表面與被吸附的PO43-之間除了有物理吸附外，還有很強(qiáng)的化學(xué)吸附，故在濃度較低的堿性溶液中即可回收PO43-。這種吸附劑因?yàn)槌杀镜土僮骱?jiǎn)便，所以應(yīng)用前景非常廣闊。

　　(3)有機(jī)廢水

　　改性凹凸棒石對(duì)印染廢水具有較好的處理效果，在最佳處理?xiàng)l件下，COD去除率>70%，色度去除率>90%，優(yōu)于常見(jiàn)的無(wú)機(jī)混凝劑。

　　熱活化、復(fù)合改性凹凸棒石對(duì)陽(yáng)離子染料生產(chǎn)廢水均具有較好的處理效果，復(fù)合改性凹凸棒石的脫色率和COD去除率分別達(dá)到87.5%~99.8%和45.4%~72.3%，其處理成本不及粉末活性炭相應(yīng)費(fèi)用的5%;且酸熱復(fù)合改性凹凸棒石黏土研制的催化氧化劑還可用于印染廢水中間體廢水的處理。

　　以凹凸棒石黏土為主要原料制成的吸附劑對(duì)癸二酸單鈉鹽溶液具有較好的脫色效果，并對(duì)萃取后的癸二酸生產(chǎn)廢水有較好的吸附處理效果;在選定的條件下，其脫色率達(dá)85.3%，癸二酸單鈉鹽產(chǎn)率達(dá)92.0%，比活性炭脫色時(shí)產(chǎn)率提高約12%，該吸附劑經(jīng)過(guò)脫色、再生可反復(fù)使用12次，其脫色率無(wú)明顯下降，總損失率僅為3.3%，且再生操作方便簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低，可望代替活性炭脫色;對(duì)萃取后的癸二酸生產(chǎn)廢水進(jìn)行吸附時(shí)，COD和酚類(lèi)的去除率分別達(dá)到99.3%和99.2%。

　　有機(jī)改性凹凸棒石黏土對(duì)苯的吸附容量和去除率可比原土均提高2倍多，溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)改性的凹凸棒石黏土對(duì)水中酚的去除率達(dá)88.5%，且有機(jī)土可以反復(fù)再生使用;十六烷基三甲基銨離子(HDTMA)改性后的凹凸棒石黏土可以有效地吸附模擬地下水中的苯系物，吸附量比原土高出幾十甚至幾百倍。

　　周平等利用天然凹凸棒石黏土處理造紙黑液，其COD去除率>50%，且以處理廢液后的凹凸棒石沉渣為主要原料，通過(guò)不同配方和不同工藝條件可燒制出性能合格的建筑陶瓷。

　　(4)特殊污染水體

　　凹凸棒石黏土對(duì)某些特種工業(yè)廢水亦具有較好的處理效果。

　　朱振海等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)凹凸棒石吸附劑用量為16g/kg時(shí)，可使含毒(黃曲霉毒素B1，即AFTB1)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50×10-9~250×10-9的菜籽油凈化后的殘留AFTB1<5×10-9(陰性);當(dāng)凹凸棒石用量為32g/kg時(shí)，對(duì)含毒質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)500×10-9級(jí)的油品也可使其呈陰性。凹凸棒石去毒吸附劑對(duì)含AFTB1的油品選擇吸附性強(qiáng)，在含毒濃度高的情況下，一次去毒凈化，即可達(dá)到國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)脫色、脫臭的效果。

　　凹凸棒石及其活化產(chǎn)品對(duì)嚴(yán)重有機(jī)污染河水的色度、揮發(fā)酚、油、NH3-N、CODcr等及陽(yáng)極電泳漆廢水的COD和色度均有明顯的去除作用，當(dāng)與某些混凝劑組合使用時(shí)，對(duì)SS和COD的凈化呈明顯的增強(qiáng)作用，從而使污染河水的整體水質(zhì)大大改善，其中某些水質(zhì)指標(biāo)可達(dá)到我國(guó)地面Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

　　朱繼存利用凹凸棒石黏土投料-活性污泥法處理城市廢水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用活化過(guò)的凹凸棒石黏土做投料，采用完全混合活性污泥法處理城市廢水具有較好的處理效果，并且可以通過(guò)增加投料量提高處理效果，和投加活性炭粉末相比，該法具有價(jià)格低廉、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。

　　欒兆坤等利用表面包裹了氧化鋁層的凹凸棒石吸附劑，進(jìn)行了除F動(dòng)態(tài)柱吸附效能實(shí)驗(yàn)，其F去除率可達(dá)95%以上，累計(jì)F吸附容量可達(dá)10.55mg/g，吸附飽和后的吸附劑再生后仍具有較高的吸附性能。

　　胡濤等利用改性凹凸棒石對(duì)含F(xiàn)廢水進(jìn)行處理，考察了熱改性條件及純化凹凸棒石不同pH值、凹凸棒石投加量、吸附時(shí)間等因素下對(duì)F去除率的影響。結(jié)果表明，熱改性凹凸棒石對(duì)含F(xiàn)量高達(dá)100mg/L的廢水都有較好的處理能力，F(xiàn)去除率可達(dá)93.68%以上，處理后的廢水符合國(guó)家許可排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　張國(guó)生以凹凸棒石黏土為主要原料，添加多種礦物質(zhì)制成了凈化效果好、礦化作用強(qiáng)、具有良好耐水性的人工礦化劑，這種礦化劑能對(duì)飲用水進(jìn)行有效的凈化礦化處理，其作用大小的影響因素是與凈化礦化劑的類(lèi)型、用量，水的流速、流量、靜置時(shí)間及溫度有關(guān);經(jīng)這種礦化劑處理的自來(lái)水含有10多種人體必需的常量元素和微量元素，其中Zn、I、Li、Sr等均達(dá)到GB8537-1987“飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)”，且有毒重金屬和細(xì)菌學(xué)指標(biāo)大大低于國(guó)家天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。自來(lái)水經(jīng)過(guò)凹凸棒石凈化礦化劑處理后成為清澈、昧甘，可直接冷飲的優(yōu)質(zhì)人工礦泉水，其水質(zhì)可與天然礦泉水相媲美。

　　2、凹凸棒石用于大氣污染治理

　　大氣污染具有不可見(jiàn)性、廣泛性和無(wú)國(guó)界性的特點(diǎn)，凹凸棒石因比表面積大、吸附性強(qiáng)，作為吸附過(guò)濾材料廣泛應(yīng)用于凈化污染空氣。

　　以凹凸棒土為主要原料制備的吸附干燥劑可用于環(huán)境的除濕，室內(nèi)空氣的凈化;以優(yōu)質(zhì)凹凸棒原礦配以適量的膨潤(rùn)土為主要原料經(jīng)過(guò)粉磨、造粒、焙燒，制成一種高強(qiáng)度的顆粒，可用于吸附空氣中的有機(jī)磷、硫化氫及大氣中痕量的氣態(tài)甲苯和丁醇，用于工廠、農(nóng)牧場(chǎng)、罐頭廠、屠宰場(chǎng)、制革廠、汽車(chē)修配廠及貨棧等場(chǎng)所，能除去脂肪、油污和臭味，以保持地面或其他表面的環(huán)境清潔，與以活性炭為主要原料的同類(lèi)產(chǎn)品相比，具有成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)。

　　凹凸棒石黏土吸收液具有膠體特性，還可改善碳煙顆粒的潤(rùn)濕性能，并對(duì)NOx、SO2的氧化具有催化作用，因而對(duì)尾氣中的碳煙顆粒物、NOx、SO2等污染物具有良好的脫除效果。稀土改性凹凸棒石黏土吸收液更是一種較為理想的柴油機(jī)尾氣吸收劑，對(duì)柴油機(jī)尾氣污染物的脫除效果良好，實(shí)驗(yàn)條件下，碳煙的脫除率為71.3%，NOx的脫除率可達(dá)90.6%，SO2和HC的脫除率均>90%，該凈化技術(shù)已成功應(yīng)用于工程中。

　　3、凹凸棒石用于土壤污染修復(fù)

　　在重金屬污染土壤原位修復(fù)中，利用黏土礦物鈍化土壤中的重金屬是一種有效的技術(shù)。凹凸棒石具有獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)，針、棒狀晶體粒子構(gòu)成的聚集體發(fā)育有大小不一的間隙孔。在晶體化學(xué)組成上，由于Al可能對(duì)Si的部分替代以及配位八面體邊緣位置Mg2+的存在，造成了凹凸棒石晶體對(duì)金屬離子的可置換性。

　　另外，凹凸棒石普遍存在晶格缺陷以及晶體生長(zhǎng)缺陷，這些缺陷可成為有效的負(fù)電荷中心而吸附金屬離子。這些固有的結(jié)構(gòu)特征使凹凸棒石表現(xiàn)出較好的吸附性能，以及較大的比表面積和分散性能。因此，可利用凹凸棒石的吸附能力，通過(guò)離子交換作用，固定土壤中的重金屬，防止其在土壤中遷移與轉(zhuǎn)運(yùn)。研究表明，凹凸棒石對(duì)有毒重金屬Cd有很好的吸附作用，且隨著Cd濃度的增加，其對(duì)Cd的吸附量增大;在Cd污染土壤中添加少量的凹凸棒石可使玉米的Cd中毒程度降低，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)。

　　4、凹凸棒石用于固體廢物和放射性核廢物處理

　　凹凸棒石黏土是放射性物質(zhì)和有毒氣體極好的吸附劑，能用于防原子輻射和防化學(xué)武器，一旦燒結(jié)，便可阻止放射性物質(zhì)的滲漏，例如，用凹凸棒石黏土和水泥使放射性廢料固化，再用硅氧烷聚合物封裝，或直接埋入土中，均能達(dá)此目的。

　　曾明果認(rèn)為，將凹凸棒石加工成粉狀，針對(duì)不同的廢液，采用不同的活化方法，可獲得一系列特效產(chǎn)品，可將放射性元素離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10×10-3的廢液，處理到<5×10-6的低量環(huán)境允許值。吸附了核廢料的黏土可經(jīng)水泥等固化，再簡(jiǎn)單密封、埋藏，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

　　唐方華發(fā)現(xiàn)，200目的凹凸棒石黏土對(duì)Cs具有較好的吸附效果。

　　宋金如等研究凹凸棒石黏土吸附U的性能，并采用交換柱，處理了實(shí)驗(yàn)室含U廢水，使U的去除率達(dá)到99.5%，不僅排放液中U的殘余濃度小于國(guó)家規(guī)定的排放允許量(0.05mg/L)，而且柱上的U可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的HCl解析，用化學(xué)法回收，交換柱液可反復(fù)使用，該方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，有可能處理大量含U廢水。

　　5、凹凸棒石用作環(huán)境載體材料

　　凹凸棒石在晶體化學(xué)組成上廣泛存在異價(jià)類(lèi)質(zhì)同晶置換及配位八面體邊緣Mg2+占位特點(diǎn)，且普遍存在晶格缺陷及晶體生長(zhǎng)缺陷，這些缺陷可成為晶體表面能高聚集區(qū)中心和強(qiáng)吸附位點(diǎn)，這些固有的結(jié)構(gòu)特征造成了凹凸棒石晶體有較強(qiáng)的金屬離子可置換性，使凹凸棒石與其他無(wú)機(jī)載體相比，表現(xiàn)出更好的吸附性能，以及大的比表面積和分散性，使之作為載體具有更廣闊的前景。

　　胡春等通過(guò)浸漬方法將氧化鈦粘接在凹凸棒石粒徑表面，結(jié)果表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的TiO2/凹凸棒石具有較高的活性和穩(wěn)定性，對(duì)偶氮染料和廢水進(jìn)行光催化降解時(shí)發(fā)現(xiàn)脫色率高達(dá)100%，COD和TOC去除率分別為69%和63%。

　　胡發(fā)社等用硝酸銀溶液和經(jīng)過(guò)鹽酸活化過(guò)的凹凸棒石黏土制成了熱分解溫度高、穩(wěn)定性好、安全性好、抗菌能力強(qiáng)、性能持久的新型無(wú)機(jī)抗菌劑——載銀抗菌劑，這種抗菌劑在日常生活中有著極為廣泛的應(yīng)用。

　　Koga等將活化過(guò)的凹凸棒石黏土制成顆粒狀，用以固定酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種載體具有較好的耐酸性;并且經(jīng)凹凸棒石黏土固定的酶具有較好的活性。凹凸棒石為載體加載鈦氧化物制成的重復(fù)使用的固體催化劑，能夠提高臭氧的氧化效果，對(duì)人工模擬染料廢水進(jìn)行復(fù)合催化氧化處理，取得了較好的效果。在pH=11，人工合成染料廢水濃度為400mg/L的條件下，m(TiO2):m(凹凸棒石)為1:20的Ti-凹凸棒石催化劑使臭氧氧化效率(以COD去除率計(jì))從21.5%提高到73.8%，重復(fù)使用3次后，TiO2流失率和COD去除率都較滿意;且Cu、Ag改性凹凸棒石為載體加載鈦氧化物，還可用于亞甲基藍(lán)降解脫色。

　　來(lái)源：干方群,周健民,王火焰,等.凹凸棒石環(huán)境礦物材料的制備及應(yīng)用[J].土壤.

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