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            非金屬礦物材料在環境污染治理中的應用

            來源:發布時間:2020-08-03 13:56:18點擊率:

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            環境材料倡導綠色材料技術,而天然礦物是一類資源豐富、價格低廉、與環境協調性的材料。膨潤土、沸石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石等一些天然非金屬礦物還具有凈化環境和修復環境的功能,是理想的環境材料。


            與其他環境材料相比,非金屬礦物在環保領域中的應用具有以下4個特點:

            (1)應用范圍廣,除了“三廢”處理外,還適用于高科技發展產生的新污染,如各種射線輻射、電磁場、低頻噪聲等;

            (2)非金屬礦是自然、天然無機礦產,具有與天然環境的共生性和協調性,既能治理污染,又能恢復環境,回歸自然;

            (3)絕大部分非金屬礦在環保中的應用都能循環利用,不產生二次污染,治污成本低;

            (4)非金屬礦具有天然自凈化功能,在一般性環保技術不能解決的非點源區域性污染問題方面能發揮獨特的作用,即非金屬礦環境屬性的地質技術特性,這是物理化學、生物治污方法所不能比擬的。


            因此,研究與開發“資源型”環保礦物材料有著廣闊的發展前景,既可擴大礦物資源的綜合利用,又可大幅度地降低環境污染治理成本,產生明顯的經濟效益和社會效益。


            1、膨潤土


            膨潤土是一種主要由蒙脫石礦物組成的黏土巖,因具有很大的表面積和吸附能力,國內外近年來已開展了利用膨潤土處理廢水的各類研究,特別是應用于富營養化水體凈化處理的研究更是受到人們的格外關注。而我國天然膨潤土資源豐富,因此開發膨潤土和改性膨潤土水處理劑具有廣泛的應用前景。


            對于有機污染物來講,有機膨潤土較其他膨潤土具有更強的吸附能力。國外用季銨鹽改性黏土去除水溶液中馬拉硫磷和丁草胺,其中溴化十四烷基三甲基銨改性膨潤土的效果,對兩種農藥的去除率分別為91.5%和73.25%。



            改性膨潤土吸附處理是一種很有發展前景的除磷新方法。胡巧開等采用Al3+改性膨潤土,發現其對磷有較強的吸附去除作用。對含磷量小于11mg/L的廢水,去除率大于95.5%;吸附處理含磷廢水后的膨潤土,還可以作為農用肥料,既能為農作物提供磷肥,又能改良土壤,實現了估計廢棄物和磷的循環利用。


            2、沸石



            沸石是一簇多孔含水的堿或堿土金屬架狀結構鋁硅酸鹽礦物,具有良好的選擇吸附、離子交換及催化等性能,已成為具有重要地位的環境工程材料之一。



            美國、日本都已建造了一定規模的天然沸石污水處理廠。我國在沸石用于飲用水凈化及工業污水處理方面取得了很多成果。以煤矸石、高嶺土、膨潤土等為主要原料生產人工合成沸石,用來代替傳統洗滌劑中的助洗劑三聚磷酸鈉,可大大減少洗滌廢水中殘余磷對生態環境的污染。



            為進一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能,必須對天然沸石進行改性或改型處理。天然沸石的改型主要是改變沸石中陽離子類型,以提高其離子交換、吸附等性能。



            沸石處理廢水有以下優點:

            儲量豐富,價廉易得;

            制備方法簡單;

            可去除水中無機的和有機的污染物;

            具有較高的化學和生物穩定性;

            容易再生。


            3、硅藻土



            硅藻土具有獨特的孔結構,孔隙率高,質量輕,比表面積大,且具有一定的吸附性。此外,硅藻土表面為大量的硅羥基所覆蓋,并有氫鍵存在。這些-OH基團是使硅藻土具有表面活性、吸附性以及酸性的根本原因。



            硅藻土所具有的強大的吸附性使得其在污水處理過程中不但能去除顆粒態和膠體態的污染物質,而且能有效地去除色度和以溶解態存在的磷和金屬離子等。



            但由于我國硅藻土的品位普遍較低,其中硅藻含量偏低,而雜質含量較高,其應用領域受到限制。為了提高硅藻土污水處理的效果,需對硅藻土原土進行提純、活化、擴容和改性等處理。



            另外,由于硅藻土是一種天然礦物,硅藻土污泥的回收利用空間大,且穩定性好,經適當的處理可回用到農業、廢水處理或建材等領域。


            4、海泡石



            海泡石是一種多孔狀富鎂硅酸鹽黏土礦物,價格低廉,來源廣泛,經活化后制得的吸附劑具有高效、可再生的優點,是一種很有前途的環境材料。



            海泡石同時存在著位于硅酸鹽“外表面”的硅烷醇基團形成的中性吸附位和用低價金屬離子替代Si4+形成的負電吸附位,這兩種位置在海泡石上的分布使得它對中性有機分子或有機陽離子有很強的吸附能力。海泡石不僅可用來吸附有機陽離子,近年來也有人嘗試用它來吸附有機陰離子,并取得了很好的效果。


            5、凹凸棒石



            凹凸棒石又名坡縷石,是一種鏈層狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物,由于其本身的特殊結構,凹凸棒石已在建材、采礦、化肥、食品、農藥、印染、環保等領域得到廣泛應用,被譽為“千種用土、萬土”。



            我國凹凸棒石黏土具有資源豐富、價格低廉的特點,因此凹凸棒石黏土越來越多地作為環境礦物材料用于各種廢水的吸附處理。



            國內外不少的研究者對凹凸棒土作為天然廉價吸附劑在環境保護中的應用進行了有益的探索。凹凸棒土吸附劑應用研究范圍已經涉及到室內空氣和工業廢氣凈化、印染、皮革、電鍍、鍋鐵等行業廢水治理,生活污水、污染廢水、綜合廢水的治理。
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