信雅楠(盤(pán)錦市科學(xué)技術(shù)引進(jìn)開(kāi)發(fā)中心， 遼寧 盤(pán)錦 124010)

有機(jī)膨潤(rùn)土在有機(jī)污水處理領(lǐng)域中的研究與展望

信雅楠(盤(pán)錦市科學(xué)技術(shù)引進(jìn)開(kāi)發(fā)中心， 遼寧 盤(pán)錦 124010)

本文綜述了近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外有機(jī)膨潤(rùn)土在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究，著重介紹了有機(jī)膨潤(rùn)土在處理有機(jī)廢水方面的研究進(jìn)展，并展望了有機(jī)膨潤(rùn)土在有機(jī)污水處理領(lǐng)域中未來(lái)研究方向。

有機(jī)膨潤(rùn)土；污水處理；研究進(jìn)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(xué)性能，如較高的表面積、較強(qiáng)的陽(yáng)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(xué)研究近些年來(lái)逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。常見(jiàn)的粘土礦物一般包括高嶺土(Kaolin)、膨潤(rùn)土(Bentonite)、伊利石(Illite)、海泡石(Sepiolite)、蛭石(Vermiculite)等，其中以膨潤(rùn)土的研究最具有代表性。膨潤(rùn)土的主要成分是蒙脫石，(化學(xué)式為Al2O3· 4SiO2· H2O)，天然膨潤(rùn)土具有很多卓越的物化性能，但有一些性質(zhì)對(duì)其在某些方面的應(yīng)用并不一定完全有利。因此，需要通過(guò)添加有機(jī)改性劑這種最常見(jiàn)的方式對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)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(jī)改性膨潤(rùn)土在污水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

1 有機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水

工農(nóng)業(yè)排放的有機(jī)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(jī)分子，因此必須利用廉價(jià)高效的吸附材料在排放前對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行凈化處理，從而降低對(duì)水體污染的幾率和人類健康的威脅。

1.1 有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)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(jī)改性劑，制備了兩種單陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土和兩種陰-陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土，將該四種有機(jī)膨潤(rùn)土與原土分別用于苯蒸氣的吸附，吸附能力順序?yàn)椋?20CPC/60SDBS-膨潤(rùn)土〉 120CTMAB/60SDBS-膨潤(rùn)土 〉 120CPC-膨潤(rùn)土 〉120CTMAB-膨潤(rùn)土 〉 原土。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，四種有機(jī)土的對(duì)苯蒸氣的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原土，基本維持在10-46倍。由于陰-陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土中兩種改性劑對(duì)苯蒸汽的吸附具有較強(qiáng)的協(xié)同作用，因此其吸附效率要大于單陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土，且含有CPC的膨潤(rùn)土的吸附能力強(qiáng)于含有CTMAB的膨潤(rùn)土。通過(guò)對(duì)比苯蒸氣在膨潤(rùn)土上的吸附等溫線，作者認(rèn)為苯蒸氣在膨潤(rùn)土原土上主要是表面吸附，而有機(jī)膨潤(rùn)土上對(duì)苯蒸汽的吸附是以分配吸附為主導(dǎo)，表面吸附為次要，且吸附能力和吸附速率都與有機(jī)碳含量成正比，與比表面積和溫度成反比。

1.2 有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)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(duì)硝基苯酚(PNP)的吸附。在研究影響吸附效率因素的實(shí)驗(yàn)中，兩種有機(jī)土對(duì)PNP的吸附量隨著改性劑濃度、有機(jī)土用量和吸附時(shí)間的增大(或延長(zhǎng))而增加，但在三者達(dá)到一定數(shù)值時(shí)吸附接近平衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BDHP-Mt對(duì)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(duì)PNP的吸附量。此外，PNP在兩種有機(jī)土上的吸附量均隨著pH值而增加，這是因?yàn)楦遬H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(jī)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(dòng)力學(xué)方程來(lái)描述，且可以很好地符合Langmuir，Redlich-Peterson和Temkin等溫模型。熱力學(xué)參數(shù)表明兩種有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)PNP的吸附是自發(fā)、放熱、混亂度增加的物理吸附過(guò)程。

1.3 有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)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(duì)膨潤(rùn)土原土進(jìn)行預(yù)處理、改性，然后將改性后的膨潤(rùn)土用于吸附苯胺，通過(guò)對(duì)比苯胺吸附量總結(jié)出吸附能力最強(qiáng)時(shí)各種試劑的比例：3%H2O2，4%CTMAB-膨潤(rùn)土。以該條件下制備的有機(jī)膨潤(rùn)土為吸附劑，探討了多種因素對(duì)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(shí)間為1 h。在吸附等溫線的研究中，苯胺的吸附數(shù)據(jù)復(fù)合Langmuir吸附等溫方程。

2 結(jié)論與展望

膨潤(rùn)土作為一種資源豐富、價(jià)格低廉的粘土礦物，近年來(lái)在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，而有機(jī)改性膨潤(rùn)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(shí)際應(yīng)用方面都取得了很好的成績(jī)，尤其是在污水處理領(lǐng)域。因此更加完善的開(kāi)發(fā)有機(jī)膨潤(rùn)土的應(yīng)用尤為重要。只有這樣，我們才能更好地保護(hù)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(pán)錦人，工程師，碩士研究生，主要從事科技引進(jìn)工作，現(xiàn)從事農(nóng)村科技工作。