粘土矿物在环境中的应用

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1、http://www.paper.edu.cn粘土矿物在环境中的应用12刘龙涛，崔丹1中国矿业大学（北京）资源学院（100083）2陕西师范大学旅环院（710062）E-mail：wfhtllt@yahoo.com.cn摘要：随着科学技术的不断发展，人们在享受科技成果的同时，也造成了对自身生存环境的污染。许多化学污染物以多种途径进入环境，工业和生活废弃物的排放日益增多，造成土壤、水体和大气污染，严重影响着生态系统的安全，对人类与生态环境产生了直接或潜在的危害。随着工农业生产的飞速发展和人口急剧膨胀

2、，人类活动与自然资源和环境之间的矛盾日益加剧，合理利用矿产资源和有效控制环境污染已是实现社会可持续发展的战略问题。目前，对于环境污染，人们已经研究出多种物理、化学和生物的方法来转移这些污染物。由于粘土矿物价格便宜且具有机械稳定性，多孔隙率、多种表面和结构、分散悬浮性、离子交换性、吸附性等，故用颗粒细小的粘土矿物及改性粘土矿物来转移污染物已经成为人们研究的热点。关键词：粘土矿物环境保护构造特征1．引言近几年，粘土矿物在环保方面的应用越来越广泛，在污水处理、大气吸附、过滤脱色等方面的应用水平不断提高;

3、在生态建材(如具有保温、隔热、吸音、调光等功能的建材)、杀[22-23]菌、消毒剂等方面都有新的应用技术和产品。加强环境保护、改善生态平衡已成为当务之急。2.粘土矿物的结构特征概述粘土矿物是颗粒细小(＜0.1mm)的含水层状结构硅酸盐矿物，其结构单元层是由Si-O四面体片与Al-O八面体片按不同的规律连结起来而构成，按其连接方式的不同把粘土矿物划分为1:1和2:1两种结构类型，前者如高岭石，后者如蒙脱石、伊利石、凹凸棒石等.粘土矿4+3+3+物结构单元层内部因发生离子的类质同象置换，比如四面体中S

4、i被Al置换，八面体中Al被2+2+Fe、Mg置换，从而使其单元层表面具有电性.此外，粘土矿物颗粒细小，比表面积大，因而，粘土矿物会表现吸附性、离子变换性、胶体性、分散性和催化性，这些特性在环境污染处理中具有十分重要意义.在粘土矿物中，硅、铝、氧是其中最主要的元素。在这些粘土矿物中，硅和氧结合生成硅氧四面体，铝和氧结合生成了铝氧八面体，其中硅氧四面体分布在同一个平面内，彼此以3个角顶相连，从而形成二维延展的网层即四面体片。同样，铝氧八面体共用边角形成了八面体.这些硅氧四面体片和铝氧八面体片又共用氧

5、原子，将不同的片结合在一起.形成层状结-1-http://www.paper.edu.cn构。[1]4+3+3+粘土矿物除少数为非晶质外，大多数是由按四面体配位阳离子(Si，A1，Fe)和按3+3+2+2+八面体配位阳离子(A1，Fe，Fe，Mg)组成层状或链状的硅酸盐化合物。层状硅酸盐的基本结构单元是硅氧四面体层和水镁石层或三水铝石八面体层。粘土矿物可分为高岭石类、蒙脱石类及云母类等。高岭石为1:1型结构，基本式为Si4Al4O10(OH)8，各单元层间距小，小分子或阳离子很少有机会进入层际空隙

6、中，故层际通常不发生离子交换，而是在粘土的表面和边、角发生。蒙脱石类和云母类粘土均为2:1型结构，其基本式为Si3Al4O20(OH)4·nH2o，由于同晶置换，这两种类型的粘土矿的离子交换除在层面的边、角上发生，更多是由于层际间的阳离子交换而形成。3.目前粘土矿物在环境中的应用领域目前，粘土矿物在环境方面的应用主要是利用了粘土矿物的物理性质：较大表面积，吸附性能好。主要应用在无水处理（有机、无机）、土壤净化、大气净化、核废料处理等方面（1）污水处理方面2+2+粘土矿物在水污染治理，主要用于对生活

7、和化工用水过滤、重金属离子从Cu、Pb、2+2+2+3-Zn、Cd、Hg等的去除，印染废水(阳离子染色分子)和有机污染物的吸附以及阴离子PO4、2-2+[4]SO4去除。在去除重金属离子研究中表明：在用三种不同的粘土对Pb进行吸附时发现蒙2+2+脱石对Pb的吸附效果最好，且pH高有利于粘土对Pb的吸附。用活化后的凹凸棒石粘土处理[5]铀，采用动态法(交换柱)处理含铀废水，效果良好，铀的去除率在99.95%以上。用膨润土[7]基多孔材料对红色染料进行脱色具有良好的脱色效果。粘土矿物应用于有机工业废水

8、的净化具有吸附效率高，价格低、无腐蚀性、操作简便、且二次污染少等特点。膨润土等粘土矿物经过适当的有机改性，可用来处理含有机物废水。膨润土、硅石、凹凸棒石、海泡石等粘土矿物可直接利用或经过适当的活化改性处理，也可用来处理含重金属[16-18]离子废水，获得了较好的效果。此外，用海泡石、凹凸棒石等经适当预处理后，以吸附与离子交换法降氟除磷具有占地面积小、工艺简单、操作方便、高效快速、无二次污染、适用范围广而倍受人们关注。同时有利于降低废水处理成本，减少污泥产生量，重复利用资源[19-2