1.1　膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)和分類

　　膨潤(rùn)土是一種以為主要礦物的粘土巖,而是含水的層狀鋁硅酸鹽礦物,由兩個(gè)硅氧四面體層中間夾一個(gè)鋁(鎂)氧(氫氧)八面體層組成,屬于2:1型的三層粘土礦物,其組成為(Ｎａ,Ｃａ)0 33(Ａｌ,Ｍｇ)2Ｓｉ4Ｏ10(ＯＨ)2·ｎＨ2Ｏ,在粘土礦物形成過程中,常會(huì)發(fā)生同晶替代作用,晶體結(jié)構(gòu)層間存在過剩負(fù)電荷,能以靜電吸附陽(yáng)離子保持電中性。此外,膨潤(rùn)土具有很大的表面積,巨大的表面積伴隨著巨大的表面能,使其具有巨大的吸附能力。依據(jù)層間陽(yáng)離子的比例關(guān)系可將膨潤(rùn)土分為鈉基、鈣基、鎂基和鋁基膨潤(rùn)土。其中鈣基膨潤(rùn)土儲(chǔ)量大,約占總儲(chǔ)量的70%～80%。

　　1.2　膨潤(rùn)土的改性

　　天然膨潤(rùn)土中由于表面硅氧結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的親水性和層間大量可交換性陽(yáng)離子的水解,使其表面通常存在一層薄的水膜,而不能有效地吸附疏水性有機(jī)污染物,限制了在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,對(duì)天然膨潤(rùn)土的改性受到了廣泛的重視。通過酸、氧化劑、無(wú)機(jī)鹽等無(wú)機(jī)物對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性,可明顯改善其對(duì)有機(jī)污染物的吸附性和離子交換性能。目前,在水處理領(lǐng)域應(yīng)用較多的改性膨潤(rùn)土包括:活化膨潤(rùn)土、有機(jī)膨潤(rùn)土、交聯(lián)膨潤(rùn)土以及有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土。

　　1.3　改性膨潤(rùn)土的吸附機(jī)理

　　1.3.1　交換吸附

　　　 吸附質(zhì)離子由于靜電引力作用聚集到膨潤(rùn)土表面上,同時(shí)膨潤(rùn)土釋放等當(dāng)量層間可交換性陽(yáng)離子,完成吸附過程,吸附結(jié)合力為離子鍵。對(duì)有機(jī)離子吸附質(zhì),大分子比小分子更易被吸附,因?yàn)橛袡C(jī)大離子與作用時(shí)不僅陽(yáng)離子交換起作用,范德華力也起相當(dāng)大作用,離子越大,范德華力越大,被吸附也越多。

　　1.3.2　物理吸附

　　　 由于廢水中的吸附質(zhì)與膨潤(rùn)土吸附劑間的分子引力作用,廢水中待處理污染物被吸附。物理吸附在低溫下就能進(jìn)行,但由于吸附質(zhì)與吸附劑作用力主要是范德華力,所以吸附選擇性不強(qiáng)。一般說(shuō)來(lái),實(shí)際的廢水吸附處理中往往是兩種吸附機(jī)理綜合作用,只有在特定廢水處理中可能某種是主要的。

　　2　改性膨潤(rùn)土在水處理中的應(yīng)用

　　2.1　處理有機(jī)廢水

　　改性膨潤(rùn)土吸附劑可用來(lái)處理各類有機(jī)廢水,可吸附非極性有機(jī)物、極性有機(jī)物以及各類有毒和難生物降解有機(jī)物。吳平宵等用有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土處理酚廢水,發(fā)現(xiàn)ｐＨ值為10時(shí),室溫下以120ｒ/ｍｉｎ的速度振蕩30ｍｉｎ后,水中酚的去除率可高達(dá)95%以上,比相應(yīng)的有機(jī)膨潤(rùn)土和交聯(lián)膨潤(rùn)土的吸附去除率有明顯提高。吳平宵等還研究了有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土的循環(huán)再吸附,其研究表明吸附了酚的有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土能通過500℃灼燒再生。孫家壽等則用有機(jī)交聯(lián)膨潤(rùn)土處理造紙廢液。當(dāng)ｐＨ值為4.5,用量為24ｇ/Ｌ時(shí),常溫處理60ｍｉｎ后,對(duì)ＣＯＤ的吸附效率達(dá)61.5%,吸附容量為549.3ｍｇＣＯＤ/ｇ。朱利中等用季銨鹽類表面活性劑改性膨潤(rùn)土處理含系物、酚類、硝基類、胺類、多環(huán)芳烴等非離子性有機(jī)物的模擬廢水,認(rèn)為:(1)有機(jī)膨潤(rùn)土層間距和對(duì)有機(jī)物的吸附量隨改性時(shí)所用表面活性劑碳鏈的增長(zhǎng)而增大。(2)改性時(shí)表面活性劑加入量低于陽(yáng)離子交換容量(ＣＥＣ)時(shí),有機(jī)膨潤(rùn)土的層間距和對(duì)有機(jī)污染物的吸附量隨加入量的增加而增加;當(dāng)加入量超過ＣＥＣ時(shí),層間距、吸附量一般將不再增加。(3)吸附作用主要取決于有機(jī)陽(yáng)離子大小和膨潤(rùn)土的ＣＥＣ。

　　國(guó)外Ｓｍｉｔｈ等研究了長(zhǎng)、短兩類季銨鹽改性的膨潤(rùn)土對(duì)水中有機(jī)物的吸附分配性質(zhì),前者為線性的,后者是非線性的;Ｓｍｉｔｈ等還研究了單陽(yáng)離子、雙陽(yáng)離子改性的膨潤(rùn)土吸附有機(jī)污染物的性能。另外,美國(guó)ＥＴＶｅｒｔｕｒｅ公司利用胺類聚合物,使膨潤(rùn)土離子表面從親水性改良成親油性,生成易溶解烴類的粘土礦物,再結(jié)合,對(duì)Ｔｅｎｓｌｅｅｐ油層的產(chǎn)出水進(jìn)行處理,能迅速而有效地脫除水中的烴類化合物。