凹凸棒石环境矿物材料的制备及应用① - 中国科学院南京土壤研究所.PDFVIP

土 壤 (Soils), 2009, 41 (4): 525~533 凹凸棒石环境矿物材料的制备及应用① 1,2 1* 1 1 1 干方群 ， 周健民 ， 王火焰 ， 杜昌文 ， 陈小琴 （1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008 ；2 中国科学院研究生院，北京 100049 ） 摘 要： 机械力改性、物理改性和化学改性是凹凸棒石环境矿物材料制备的 3 种主要改性方法。机械力改性法和物理改 性法工艺简单，化学改性法效率高且在实际生产中应用较多，但仅仅依靠一种改性作用目前尚难以满足环境应用领域对凹凸棒 石矿物物理性能和化学性能的要求。因此，深入系统地研究凹凸棒石环境矿物的基本性能，揭示环境矿物的净化机理，提出进 一步提高环境矿物净化性能的改性工艺，将有利于进一步扩大其应用领域。 关键词： 凹凸棒石黏土；环境矿物材料；机械力改性；物理改性；化学改性 中图分类号： X52 ；P579 凹凸棒石黏土是以凹凸棒石为主要矿物组成的一 异性能，增加或赋予矿物必要的特性，以提高其利用 种天然非金属黏土[1] 。凹凸棒石（attapulgite ），又称 性能和价值[6] 。凹凸棒石黏土的加工是指针对其用途， 坡缕石或坡缕缟石（palygorskite ），是具层链状结构 利用各种方法或措施提高其纯度，或改变其矿物结构、 的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，属硅酸盐类，层状硅 化学组成等，进一步扩大或改善其应用范围，其有效 酸盐亚类，黏土矿物族[1] 。凹凸棒石的理想结构式是 途径之一是改性。凹凸棒石环境矿物材料应用研究范 Si Mg O (OH) (OH ) · 4H O，具 2 ∶1 型结构，内 围已经涉及到室内空气和工业废气净化，印染、皮革、 8 5 20 2 2 4 2 部多孔道，内外表面发达，但它没有连续的八面体片， 电镀、钢铁等行业废水治理以及生活废水、污染河水、 与典型的 2 ∶1 型结构不同，它的主要特性是具有平 综合废水的治理，在环境污染治理中的应用已经取得 - 行纤维隧道孔隙，且孔隙体积占纤维体积的 1/2 以 一定实效和进展[7 8] 。鉴此，本文回顾了凹凸棒石环境 上，持水性强，但不具膨胀性，阳离子交换量也非常 矿物材料制备过程中改性方法的国内外研究进展，并 低[2] 。我国这类矿种发现和利用较晚，1976 年在江苏 提出凹凸棒石环境矿物材料研究的进一步发展趋向， 六合发现国内首例凹凸棒石黏土矿，之后在全国 14 供有关研究者参考。 个省区发现凹凸棒石黏土矿点[3] 。目前我国已是凹凸 1 凹凸棒石环境矿物材料的制备 棒石黏土的主要资源国和生产国之一，江苏和安徽凹 凸棒石黏土早已开采，并有系列产品问世，但与国外 由于凹凸棒石具有广泛的应用前景，目前国内外 相比差距较大。由于凹凸棒石特殊的晶体结构和性质， 许多国家开展了对凹凸棒石性能的研究和改善，因各 使之具有特殊的应用性能，例如胶体性能、吸附性能、 行业利用凹凸棒石的目的不同，所以不同学科开展凹 补强性能和载体性能等，可广泛应用于化工、轻工、 凸棒石的研究及改性方法也不尽相同，本文主要针对 农业、纺织、建材、地质勘探、铸造、硅酸盐工业、 凹凸棒石黏土防治污染与修复环境的功能等环境属 原子能工业、环保及制药等领域[4] 。 性，对其改性方法分机械力改性（机械力活化）、物理 凹凸棒石环境矿物材料是指由凹凸棒石及其改性 改性和化学改性3 大类介绍。 产物组成的与生态环境具有良好协调性或直接具有防 1.1 机械力改性 治污染和修复环境功能的一类矿物材料[5] 。综合国内