有機膨潤土在有機污水處理領(lǐng)域中的研究與展望

信雅楠(盤錦市科學技術(shù)引進開發(fā)中心， 遼寧 盤錦 124010)

有機膨潤土在有機污水處理領(lǐng)域中的研究與展望

信雅楠(盤錦市科學技術(shù)引進開發(fā)中心， 遼寧 盤錦 124010)

本文綜述了近些年來國內(nèi)外有機膨潤土在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究，著重介紹了有機膨潤土在處理有機廢水方面的研究進展，并展望了有機膨潤土在有機污水處理領(lǐng)域中未來研究方向。

有機膨潤土；污水處理；研究進展；改性

粘土(Clay)，又作“黏土”，通常是指粒徑小于2 μm且具有一定黏性的可塑型層狀硅鋁酸鹽。粘土具有很多優(yōu)良的物理和化學性能，如較高的表面積、較強的陽離子交換能力、良好的膨脹性和吸附特性等[1-3]，因此有關(guān)粘土的科學研究近些年來逐漸成為國內(nèi)外學者關(guān)注的熱點。常見的粘土礦物一般包括高嶺土(Kaolin)、膨潤土(Bentonite)、伊利石(Illite)、海泡石(Sepiolite)、蛭石(Vermiculite)等，其中以膨潤土的研究最具有代表性。膨潤土的主要成分是蒙脫石，(化學式為Al2O3· 4SiO2· H2O)，天然膨潤土具有很多卓越的物化性能，但有一些性質(zhì)對其在某些方面的應(yīng)用并不一定完全有利。因此，需要通過添加有機改性劑這種最常見的方式對膨潤土進行改性，從而使其在更多領(lǐng)域中得以應(yīng)用。本文著重探討有機改性膨潤土在污水處理中的應(yīng)用研究進展。

1 有機膨潤土處理有機廢水

工農(nóng)業(yè)排放的有機廢水是水體被污染的重要源頭之一，由于其中含有大量有毒且不易被生物降解的苯系化合物，酚類等有機分子，因此必須利用廉價高效的吸附材料在排放前對有機廢水進行凈化處理，從而降低對水體污染的幾率和人類健康的威脅。

1.1 有機膨潤土對苯系化合物的吸附

朱利中等[4]以十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、氯化十六烷基三甲基吡啶(CPC)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為有機改性劑，制備了兩種單陽離子有機膨潤土和兩種陰-陽離子有機膨潤土，將該四種有機膨潤土與原土分別用于苯蒸氣的吸附，吸附能力順序為：120CPC/60SDBS-膨潤土〉 120CTMAB/60SDBS-膨潤土 〉 120CPC-膨潤土 〉120CTMAB-膨潤土 〉 原土。實驗結(jié)果表明，四種有機土的對苯蒸氣的吸附能力遠遠大于原土，基本維持在10-46倍。由于陰-陽離子有機膨潤土中兩種改性劑對苯蒸汽的吸附具有較強的協(xié)同作用，因此其吸附效率要大于單陽離子有機膨潤土，且含有CPC的膨潤土的吸附能力強于含有CTMAB的膨潤土。通過對比苯蒸氣在膨潤土上的吸附等溫線，作者認為苯蒸氣在膨潤土原土上主要是表面吸附，而有機膨潤土上對苯蒸汽的吸附是以分配吸附為主導，表面吸附為次要，且吸附能力和吸附速率都與有機碳含量成正比，與比表面積和溫度成反比。

1.2 有機膨潤土對酚類化合物的吸附

Xue等[5]合成了兩種新型Gemini表面活性劑BDP和BDHP，并將二者改性的蒙脫土(BDP-Mt和BDHP-Mt)用于對硝基苯酚(PNP)的吸附。在研究影響吸附效率因素的實驗中，兩種有機土對PNP的吸附量隨著改性劑濃度、有機土用量和吸附時間的增大(或延長)而增加，但在三者達到一定數(shù)值時吸附接近平衡。實驗結(jié)果表明，BDHP-Mt對PNP的平衡吸附量略高于BDP-Mt，這可能是由于BDHP分子上的羥基與PNP的羥基形成氫鍵作用，從而增加了BDHP-Mt對PNP的吸附量。此外，PNP在兩種有機土上的吸附量均隨著pH值而增加，這是因為高pH的溶液中含有較多以陰離子形式存在的PNP，容易與帶正電的有機土表面相結(jié)合，故而吸附量增大。吸附數(shù)據(jù)可以用二階動力學方程來描述，且可以很好地符合Langmuir，Redlich-Peterson和Temkin等溫模型。熱力學參數(shù)表明兩種有機膨潤土對PNP的吸附是自發(fā)、放熱、混亂度增加的物理吸附過程。

1.3 有機膨潤土對芳香胺的吸附

陳梅蘭等[6]利用不同濃度的H2O2(或H2SO4)和十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)分別對膨潤土原土進行預處理、改性，然后將改性后的膨潤土用于吸附苯胺，通過對比苯胺吸附量總結(jié)出吸附能力最強時各種試劑的比例：3%H2O2，4%CTMAB-膨潤土。以該條件下制備的有機膨潤土為吸附劑，探討了多種因素對苯胺去除率的影響，并得到了較為適宜的吸附條件：溶液pH為8，攪拌時間為1 h。在吸附等溫線的研究中，苯胺的吸附數(shù)據(jù)復合Langmuir吸附等溫方程。

2 結(jié)論與展望

膨潤土作為一種資源豐富、價格低廉的粘土礦物，近年來在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，而有機改性膨潤土，更是憑借其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能在基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用方面都取得了很好的成績，尤其是在污水處理領(lǐng)域。因此更加完善的開發(fā)有機膨潤土的應(yīng)用尤為重要。只有這樣，我們才能更好地保護并改善人類賴以生存的水資源，從而使人與自然能夠和諧地發(fā)展。

[1]Zhou Q,Frost R L,Xi Y F.Changes in the surfaces of adsorbed para-nitrophenol on HDTMA organoclay—The XRD and TG study[J].Journal of Colloid and Interface Science,2007,307:50-55.

[2]Xi Y F,Ding Z,He H P et al.Structure of organoclays—an X-ray diffraction and thermogravimetric analysis study[J].Journal of Colloid and Interface Science,2004,277:116-120.

[3]Xi Y F,Frost R L,He H P et al.Modification of wyoming montmorillonite surfaces using a cationic surfactant[J].Langmuir,2005,21:8675-8680.

信雅楠(1984- )，女，遼寧盤錦人，工程師，碩士研究生，主要從事科技引進工作，現(xiàn)從事農(nóng)村科技工作。