重金属铅在膨润土和水界面作用机理研究.pdfVIP

重金属污染监测与控制修复技术交流研讨会 重金属铅在膨润土与水界面作用机理研究 陈建军1’2·，谢正苗2，李静2，王碧玲1 (1．环境修复与生态健康教育部重点实验室，浙江大学环境与资源学院，杭州310029： 2．杭州电子科技大学环境科学与工程系，杭州310037) 摘要：本文在综述了膨润土及其改性产物的特性与环境意义的基础上，着重就重金属铅在膨润土与 水界面作用机理的研究方法、研究内容与研究手段等方面进行总结。重点介绍了国外在膨润土与重金属的 吸附解吸机理、界面反应机制、主要影响因素等方面的必威体育精装版研究。 关键词：膨润土；重金属；作用机理 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： 重金属在环境中富集难以得到生物降解，通过生物积累会直接危及人类的生命和健康。在土壤中积累 有可能引起土壤、植物系统的毒害，土壤退化i农作物产量和品质降低，进而造成区域性生态系统破坏。 重金属还可通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，恶化水文环境。有毒重金属在土壤系统中的污染过 程具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。因此，土壤系统中的金属(特别是有毒重金属)污染和防治仍 3。 是国际上的难点和热点研究课题n 在粘土矿物中膨润土最具代表性，其主要成分蒙脱石是2：1型粘土矿物，具有比表面大、吸附能力 强等特点。膨润土颗粒细小(d0．Olmm)，层间包含大量的可交换无机阳离子，有一部分氧原子直接露在 晶体表面上。这种特有分子结构及不规则性的晶体缺陷，使其对水体中的污染物具有良好的吸附性能，并 使土壤有一定的自净能力瞌1。由于膨润土层间有较弱的联结力和存在可交换性阳离子，所以膨润土具有膨 胀性。正常干燥条件下，蒙脱土的片层间距大约为lnm，水合或改性后片层间距可达到2--50hm[3】。 膨润土与重金属离子的界面反应是其吸附作用的物化本质体现，在土壤环境化学研究当中具有重要意 义11,4】。 1膨润土的特性及其环境意义 作为可用于治理重金属污染土壤的工业矿物，膨润土有很多特有的性质【l甜】。一方面由于它具有较大 的内、外表面和较强的吸附能力，可以与土壤及水中的重金属发生离子交换作用，固定其中的重金属，防 止重金属在土壤与水中迁移，防止其在植物体内运移转化。另一方面，由于它粘结性强、膨胀性好、可塑 性强，在遇水时膨胀，形成一种灵活的封闭障，这种封闭障可通过调节所用矿物的数量和类型来满足特殊 的需要。因此膨润土常用作土地填埋防渗材料，应用于垃圾填埋场，能有效提高混凝土的隔水效果和防渗 能力，防止有害物污染地下水质剧。 膨润土可以通过适当的改性处理以提高环境修复效率。当前国际上为寻求地下水和土壤有机污染的修 复方法，正掀起直接对土壤中多种粘土矿物进行改性研究的热潮H一。常用的改性技术包括钠化改型、热活 基金项目：环境修复与生态健康教育部重点实验室开放基金项目资助(050202) 作者简介：陈建军(1971年一)，男，江苏泰兴人，讲师，在读博士生，主要从事土水环境工程、水资源利用与保护方向的 研究。 宰通讯联系人，E-mail：cjj_19@163．coin l 重金属污染监测与控制修复技术交流研讨会 化、酸活化、有机改性、无机改性和有机无机复合改性。 热活化和酸活化都能提高膨润土对重金属的吸附性能。热活化可将膨润土的表面吸附水、层间水及空 隙中的一些杂质已基本去除，使膨润土的比表面积增加，空隙结构疏松，吸附性能得到改善u一“叫。常用 的酸活化剂有磷酸、硫酸、盐酸等。通过以体积较小的矿置换层间的无机阳离子，使得孔容积增大、层问 键力减小，吸附性能提高u仉¨-。 无机改性主要是指层柱柱撑粘土的开发与研制，由于在层间域导入了以纳米尺度均匀排列的Keggin 结构柱，使膨润土可变电荷表面发生较大的变化，增强了对重金属离子的专性吸附，达到去除重金属污染 的目的。改性后层间距从1．25nm提高到1．80nm以上，同时表面酸性也有较大程度的提高。层间域中的聚 羟基铝对重金属离子具有很强的专性吸附，用提取液都很难将这些专性吸附离子交换下来u厶131。 有机改性则是利用有机表面活