房斌，張松，江月，王梅娟，許婷

(青檀生態(tài)修復(fù)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214026)

從上世紀(jì)80年代起，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，河道水環(huán)境污染也隨之加劇，甚至有些河道水體顏色變黑、散發(fā)出令人不悅的氣味，導(dǎo)致河道演變成黑臭水體。河道治理已成為地方各級(jí)政府改善人居環(huán)境的重要內(nèi)容。河道水體相比于污水處理廠污水，具有水量大、污染物含量低的特點(diǎn)。目前河道治理所用材料基本都是污水處理或人工濕地技術(shù)中的常用材料，比如：生物填料、活性炭、陶粒、火山巖等，應(yīng)用于河道治理中出現(xiàn)用量大、價(jià)格高、污染物去除效果一般的問(wèn)題。于是，急需一種適合河道治理的用量少、價(jià)格低廉、效果顯著的材料，而膨潤(rùn)土儲(chǔ)量豐富、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在河道治理中也有相應(yīng)的應(yīng)用研究。

膨潤(rùn)土也叫斑脫巖，皂土或膨土巖[1]。我國(guó)膨潤(rùn)土的儲(chǔ)量非常豐富，分布在全國(guó)二十六個(gè)省市，幾百年前我國(guó)四川地區(qū)就已將膨潤(rùn)土作為洗滌劑使用[2]。膨潤(rùn)土已在石油、化工、食品、醫(yī)藥和環(huán)保等二十四個(gè)領(lǐng)域一百多個(gè)行業(yè)中應(yīng)用，有三百多個(gè)相關(guān)實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品[3]。

1 膨潤(rùn)土的特性

膨潤(rùn)土是一種非金屬礦物，蒙脫石為其主要成分（含量85% ～ 90%），故蒙脫石性質(zhì)決定了膨潤(rùn)土的基本性質(zhì)。蒙脫石顏色各異，形態(tài)各異，可堅(jiān)硬如石塊，亦可松軟如沙土。

蒙脫石由2個(gè)硅氧四面體夾著1層鋁氧八面體組成晶體結(jié)構(gòu)[4]，結(jié)構(gòu)中的某些陽(yáng)離子（如 銅、鎂、鈉、鉀等）不穩(wěn)定，容易與其他陽(yáng)離子發(fā)生交換反應(yīng)，所以其有比較強(qiáng)的離子交換性。膨潤(rùn)土吸水性較強(qiáng)，吸水后體積膨脹，最大可至二十到三十倍，在水中具有較大的膨脹性。膨潤(rùn)土本身的負(fù)電荷性以及膨潤(rùn)土龐大的比表面積，使得其具有優(yōu)良的吸附特性。另外，膨潤(rùn)土還具有分散懸浮性、可塑性、觸變性等多種性能。

2 膨潤(rùn)土的改性

天然膨潤(rùn)土有極強(qiáng)的親水性，但其表面基本上都會(huì)吸附水分，阻礙了其對(duì)污染物質(zhì)吸附性能的最大發(fā)揮[5]，故對(duì)天然膨潤(rùn)土通過(guò)各種工藝進(jìn)行改性勢(shì)在必行[6]。

目前膨潤(rùn)土改性方法主要有無(wú)機(jī)改性、有機(jī)改性、復(fù)合改性。無(wú)機(jī)改性包括：酸改性、高溫改性、超聲改性、無(wú)機(jī)鹽改性、微波改性、多聚羥基陽(yáng)離子交聯(lián)改性、稀土金屬摻雜改性、金屬負(fù)載型改性、鈉化巰基化改性[7]。有機(jī)改性包括：陽(yáng)離子表面活性劑改性、陰離子表面活性劑改性、陰-陽(yáng)離子表面活性劑協(xié)同改性、兩性表面活性劑改性、有機(jī)螯合劑改性、高分子絮凝劑改性。復(fù)合改性是無(wú)機(jī)改性法和有機(jī)改性法共同使用。

3 膨潤(rùn)土在河道治理中的應(yīng)用

3.1 河道防滲工程

吸水膨脹性是膨潤(rùn)土基本性質(zhì)，膨潤(rùn)土吸水后形成緊密的膠體，可以在固體和液體之間形成有效隔絕層[8]。以鈉基膨潤(rùn)土制作的防水毯，是一種防滲能力強(qiáng)的新型防滲材料，具有密實(shí)性、耐久性、便捷性、耐寒性、自愈性、生態(tài)環(huán)保性，已在我國(guó)北方季節(jié)性河道治理中有大量實(shí)際應(yīng)用。

常桂龍等[9]在桑干河治理中利用鈉基膨潤(rùn)土防水毯，使得河道治理工程的防滲效果大大提高，為工程施工爭(zhēng)取了時(shí)間，在經(jīng)濟(jì)上減少了投資成本，節(jié)約了水資源，極大改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。張文鵬等[10]在北京平谷區(qū)泃河治理工程減滲設(shè)計(jì)中通過(guò)比選硬化處理減滲、土工膜減滲、黏土防滲、膨潤(rùn)土防水毯防滲，選用施工簡(jiǎn)便、工期短、可抵抗一般地形沉降、綠色環(huán)保的膨潤(rùn)土減滲毯。徐蘊(yùn)[11]分析了膨潤(rùn)土防水毯在性能、施工方法、使用壽命、環(huán)境保護(hù)等方面比傳統(tǒng)防水防滲材料的優(yōu)越性，并詳細(xì)闡述了針對(duì)還鄉(xiāng)河鴉鴻橋段河道的防滲處理方案。張澤中等[12]通過(guò)給出鈉基膨潤(rùn)土生態(tài)防滲工藝，結(jié)合生態(tài)水工學(xué)原理分析了鈉基膨潤(rùn)土生態(tài)防滲技術(shù)在城市河流治理中的生態(tài)作用：形成河流形態(tài)天然化、河道斷面多樣化、河床防滲自然化、地表地下聯(lián)通化、生態(tài)干擾最小化，表明：鈉基膨潤(rùn)土生態(tài)防滲工藝是完全符合生態(tài)水工學(xué)原理的科學(xué)新工藝，值得大力推廣。

3.2 對(duì)水體中氨氮、有機(jī)污染物的去除

城市河道水體中氨氮（NH3-N）和有機(jī)污染物（COD）超標(biāo)是比較普遍的現(xiàn)象，是河道治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。改性膨潤(rùn)土對(duì)水中氨氮和有機(jī)污染物有比較好的吸附效果，可有效去除河道水體中的NH3-N和COD含量。

陳仕穩(wěn)等[13]采用粘結(jié)劑聚乙烯醇、造孔劑碳酸氫鈉和微波強(qiáng)化Al改性膨潤(rùn)土制備改性膨潤(rùn)土顆粒，研究表明在最佳條件下，其對(duì)水中有機(jī)物和氨氮的去除率可達(dá)98%和20%以上。吳光鋒等[14]采用摻Al-TiO2作為改性劑制備改性膨潤(rùn)土，在pH值為6.0，改性膨潤(rùn)土投加量為40 mg/L，沉淀時(shí)間為30 min時(shí)，對(duì)微污染水中初始濃度15 mg/L的COD和5 mg/L的NH4-N去除率分別達(dá)到92%和59%以上。吳光鋒等[15]采用十二烷基多糖苷季銨鹽作為改性劑制備改性膨潤(rùn)土，在較佳條件下，改性膨潤(rùn)土與PAC聯(lián)合后的強(qiáng)化混凝，對(duì)初始CODMn濃度15.3 mg/L的微污染水去除率達(dá)到95%以上。王琳對(duì)加炭焙燒改性膨潤(rùn)土與PAC、殼聚糖吸附-混凝聯(lián)用對(duì)氨氮、CODMn去除率分別達(dá)到56.74%、65.38%。

3.3 對(duì)水體中總磷的去除

河道底泥中磷的釋放和農(nóng)業(yè)污水、生活污水排放到河道中，是造成河道水體總磷超標(biāo)的主要原因。改性膨潤(rùn)土可極大降低底泥中磷的遷移通量，對(duì)水體中各種含磷物質(zhì)也有很大的吸附量。

在缺氧條件下，河道底泥中磷會(huì)被釋放進(jìn)入間隙水中，繼而會(huì)被釋放進(jìn)入上覆水中，王艷等[16]采用Fe3+、Fe2+、溶解性鋯鹽、膨潤(rùn)土和堿液作為原料制備得到了一種磁性鋯鐵改性膨潤(rùn)土，而磁性鋯鐵改性膨潤(rùn)土添加可以極大地降低底泥中磷向間隙水的遷移通量，最終導(dǎo)致了上覆水中磷數(shù)量的顯著下降。肖利萍等[17]利用殼聚糖負(fù)載膨潤(rùn)土吸附處理含磷廢水，投加量為0.5 g、吸附90 min、振蕩強(qiáng)度為100 r/min、pH值為7，25℃下對(duì)25 mL質(zhì)量濃度為2 mg/L的磷溶液去除率為78.25%。王珍等[18]以酸和Fe2+為改性劑，微波處理下對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，將改性后的膨潤(rùn)土用于處理3種富營(yíng)養(yǎng)化的水體(三湘江、景觀池塘和達(dá)理小河)中的活性磷，去除率可達(dá)到84.67% ～ 97.30%。

3.4 對(duì)垃圾滲瀝液的處理

河道邊堆放垃圾或設(shè)置垃圾收集點(diǎn)的現(xiàn)象比較突出，導(dǎo)致垃圾滲瀝液直排入河，對(duì)河道水質(zhì)造成比較嚴(yán)重的污染。取消河道岸邊垃圾收集點(diǎn)是最根本直接的解決方法，取消不掉的，可以對(duì)垃圾收集點(diǎn)進(jìn)行改造，利用改性膨潤(rùn)土膨脹性和吸附作用，對(duì)垃圾收集點(diǎn)進(jìn)行防滲處理，同時(shí)對(duì)垃圾滲瀝液中的COD、NH3-N進(jìn)行吸附去除。

劉學(xué)貴等[29]以天然鈉基膨潤(rùn)土為原料，采用水溶液聚合法，在室溫條件下，通過(guò)改性聚丙烯酰胺對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行直接插層改性，制備了一種新型聚丙烯酰胺改性膨潤(rùn)土防滲材料，以此防滲材料作為防滲層，選用沈陽(yáng)大辛填埋場(chǎng)的垃圾滲透液為處理對(duì)象，在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)下，抗?jié)B性能測(cè)試結(jié)果表明，改性膨潤(rùn)土防滲性能較好，滲透系數(shù)為1.0×10-7cm/s，達(dá)到固體廢物填埋場(chǎng)的防滲材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1.0×10-7cm/s的使用要求；改性膨潤(rùn)土防滲層對(duì)COD、氨氮去除效果較好，吸附作用較強(qiáng)，COD和氨氮最大去除率分別達(dá)到81%和91%。劉錦倫等[20]利用雙十八烷基二甲基氯化銨（DODMAC）改性膨潤(rùn)土在一定條件下能夠低成本吸附處理垃圾滲濾液，發(fā)現(xiàn)早中期垃圾滲濾液處理后COD去除率達(dá)69.16% ～ 70.77%，NH3-N去除率達(dá)94.02% ～ 95.74%；中晚期垃圾滲濾液處理后COD去除率達(dá)89.09% ～ 90.64%，NH3-N去除率達(dá)97.47% ～ 97.89%。

4 結(jié) 語(yǔ)

膨潤(rùn)土在河道治理中應(yīng)用前景廣闊，但目前河道治理中僅有膨潤(rùn)土防水毯有實(shí)際應(yīng)用，其對(duì)氨氮、有機(jī)污染物、磷的吸附作用僅處于試驗(yàn)階段。另外，膨潤(rùn)土顆粒比較細(xì)小，若直接投入河道水體中會(huì)增加水體渾濁度，增大固液分離的難度。因此，加強(qiáng)膨潤(rùn)土改性工藝、應(yīng)用形態(tài)及在河道治理中實(shí)際應(yīng)用方法的研究十分必要和緊迫。