中國粉體網(wǎng)訊 雨水是重要的水資源，作為一種非傳統(tǒng)水源,，在我國曾被當(dāng)作災(zāi)害加以防治,，而現(xiàn)在雨水已成為緩解城市水資源緊張狀況的重要的可用水資源之一，是解決水資源供需矛盾的重要途徑,。前不久,，小編所在的城市就經(jīng)歷了一次雨水的“洗禮”。雨水退卻后的地面臟跡斑斑,，空氣中夾雜了陣陣臭味,，直逼你的心房！
雨水利用既是一種對(duì)資源的開發(fā)和節(jié)約,，也可實(shí)現(xiàn)節(jié)水、水資源涵養(yǎng)與保護(hù),、減輕城市排水和處理系統(tǒng)的負(fù)荷、減少水污染和改善城市生態(tài)環(huán)境,，節(jié)省市政和居民用水開支。
但日常生活中的大氣沉降物,、生活垃圾,、汽車漏油、磨損的輪胎,、融雪劑,、農(nóng)藥、殺蟲劑的使用,、建筑工地上的淤泥和沉淀物,、動(dòng)植物的有機(jī)廢棄物等均會(huì)使徑流雨水中含有大量污染物,，包括有機(jī)物、病原體,、重金屬、油劑,、懸浮固體等問題,，造成了降雨徑流的水質(zhì)污染,。
我國物產(chǎn)豐富，非金屬礦物多達(dá)96種,，非金屬礦物中的一些材料極具吸附性能，想必是絕佳的濾水材料,。另外，很多學(xué)者,、研究者也對(duì)具有吸附性能的非金屬礦物進(jìn)行多次試驗(yàn)，并獲得了一些進(jìn)展,。
◆蛭石
天然蛭石是典型的硅鋁酸鹽黏土，具有資源豐富,、價(jià)廉易得、親水,、層板帶負(fù)電荷,、多級(jí)結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，其在水處理應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)凸顯,。由于蛭石強(qiáng)大的離子交換能力,，科學(xué)家對(duì)蛭石吸附金屬陽離子開展了大量研究工作,。利用膨潤土蛭石作為固體吸附劑,，研究其對(duì)水體中金屬陽離子的吸附,，主要包括As3+,、Ba2+,、Cu2+、Cd2+,、Co2+、Cr3+,、Mn2+、Ca2+,、Ni2+、Pb2+,、Sr2+、V3+和Zn2+的吸附與再生性能,。
蛭石結(jié)構(gòu)模型示意圖
◆石棉尾礦
石棉尾礦是石棉生產(chǎn)過程中所廢棄的部分,。在石棉礦選礦加工過程當(dāng)中,，會(huì)產(chǎn)生大量的尾渣,，這些剝離下來的尾渣就是石棉尾礦，SiO2和MgO是其主要化學(xué)成分,，另外,，它還含有少部分的Al2O3、Fe2O3,、Cr2O3、CaO和K2O等,。其主要礦物成分為蛇紋石（蛇紋石理想的化學(xué)式：Mg6[Si4O10](OH)8）,并含有少許滑石，石英以及微量黏土,。其結(jié)構(gòu)單元層是由硅氧四面體片（T）和氫氧鎂八面體片（O）按照1:1結(jié)合而成的,。在硅氧四面體層與氫氧鎂八面體層相匹配中,，硅氧四面體所形成的六方環(huán)范圍內(nèi)，有三個(gè)氫氧鎂八面體與之相適應(yīng),。蛇紋石類礦物含有多種類型的不飽和鍵,，主要包括Si-O-Si、O-Si-O,、Mg-O-Mg,、Si-O-Mg、Mg-OH-Mg,、OH-Mg-OH和OH-Mg-O鍵,。
在一定條件下，例如在酸性條件下,，Mg-OH鍵和Mg-O鍵容易發(fā)生斷裂,，其中,，-OH和Mg2+便從晶格中浸出,，留下的是難以溶解的脆性SiO2質(zhì)纖維殘核，并含有大量纖維狀礦物及少量顆粒狀礦物,。這是蛇紋石類礦物的性質(zhì)特點(diǎn),。
近年來,，石棉尾礦在污水處理方面的應(yīng)用日趨凸顯。大量研究表明,，石棉尾礦可用于吸附方面。檀竹紅,，鄭水林等人研究了石棉尾礦經(jīng)處理(如酸浸,，煅燒等)后對(duì)Cu2+,、Zn2+、Cr3+等重金屬離子的吸附,，其吸附率達(dá)98%,，甚至100%。它經(jīng)過酸處理或者通過表面改性,，使其纖維結(jié)構(gòu)被破壞一大部分,，由此其潛在的生物毒性可降低甚至能夠消失，對(duì)環(huán)境無害化,，并且表面的缺陷數(shù)量和空隙也隨之增多了,；而反應(yīng)剩下的二氧化硅，形成具有較高比表面積的無定型二氧化硅,，且內(nèi)部含有大量微孔,，是優(yōu)良的吸附材料。另外,，早期就有石棉尾礦經(jīng)處理后可以有效地吸附海洋上的石油層的研究,，并對(duì)海洋生物完全無毒害性。其可能的機(jī)理：石棉尾礦微粒的吸水性能好,，可以游離的分散在水中,，尤其分散在海水中，呈乳白液狀懸浮在水中,。當(dāng)和碳?xì)浠衔锝佑|時(shí),，石油表面張力小于水，被吸附在懸浮的微粒上,，微粒成為核心,，石油包裹在外面(秦惠芳譯自法國《Thdustriemiaérale-minézaluzgie》)。
◆埃洛石
埃洛石(HNTs)是1:1型具有二八面體結(jié)構(gòu)單元層的硅鋁酸鹽,，且含有水分,，屬單斜晶系。其晶體結(jié)構(gòu)和高嶺石類似,，其分子式Al2Si2O5(OH)4•nH2O(其中n=0~2),。其主要化學(xué)成分為SiO2,、Al2O3,、Fe2O3,、K2O和TiO2，另外,，還有少量的CaO及MgO,，大多數(shù)呈現(xiàn)灰白色。埃洛石納米管為存在于自然界中的一種天然納米粘土礦物材料,，礦點(diǎn)分布區(qū)幾乎遍布世界各大洲,，我國埃洛石資源儲(chǔ)量也相當(dāng)豐富，如在我國廣東,、湖北,、湖南、四川,、貴州,、云南等地區(qū)均礦存有大量埃洛石。
埃洛石結(jié)構(gòu)
埃洛石具有一個(gè)空的內(nèi)腔,，一般由多個(gè)片層卷曲而成的,，管外徑為10~20nm，內(nèi)徑為40~100nm,，長(zhǎng)度為0.5~40μm,，晶層數(shù)為15~40，至少在一維方向具有納米效應(yīng),。因而其在陶瓷,、模板藥、物緩釋體系,、微反應(yīng)器,、催化劑等領(lǐng)域有一定的應(yīng)用熱潮。它作為天然的一維納米材料,，在各個(gè)領(lǐng)域具有很高的理論價(jià)值和實(shí)踐意義,。因其比表面積大，加上外表面帶有大量的負(fù)電荷,，因而使其具備了吸附,、過濾、殺菌等特性,，為“工業(yè)三廢”特別是廢水和廢氣的處理開辟出了一條新道路,。許多國內(nèi)外學(xué)者將埃洛石納米管應(yīng)用于污水處理方面。
鄭州大學(xué)教授張冰課題組及天津大學(xué)教授馬曉飛課題組,，探究了埃洛石及其改性材料對(duì)有機(jī)染料的吸附,，結(jié)果表明埃洛石可以作為一種吸附材料去除有機(jī)廢水中的污染物，并能達(dá)到理想的吸附效果。
國外教授Kilislioglu.A將埃洛石納米管用于六價(jià)鈾酰離子的吸附,，結(jié)果表明鈾酰離子在其表面上吸附效果較好,，且吸附行為吸熱和自發(fā)進(jìn)行的。
蘭州大學(xué)趙明飛等采用埃洛石對(duì)陰離子染料亞甲基藍(lán)進(jìn)行吸附研究,，結(jié)果表明30min即可達(dá)到飽和吸附量,，其最大吸附容量為84.32mg/g。本實(shí)驗(yàn)所用的埃洛石樣品經(jīng)研磨已過200目篩,，為灰白色,；其化學(xué)成分主要是SiO2、Al2O3,、Fe2O3,、K2O和TiO2，并含有少量的CaO及MgO,。
◆伊利石
伊利石是一種高鉀,、富鋁且比表面積大的層狀含水硅酸鹽云母類粘土礦物，其層間區(qū)域中存在著可交換的水合陽離子和水,，又名水白云母,，屬于單斜晶系類礦物。由于最先發(fā)現(xiàn)于伊利諾斯州(美國),，因而取名為伊利石,。
在我國的上世紀(jì)80年代，關(guān)于伊利石礦的開發(fā)利用的勢(shì)頭已略見眉端,。伊利石黏土礦分布廣泛,，主要分布地區(qū)有浙江、四川,、江西,、河北、河南,、陜西,、甘肅、新疆,、內(nèi)蒙古,、吉林、遼寧等地,。伊利石應(yīng)用廣泛,，可在塑料(填料)、化肥(鉀鈣肥,、鉀氮肥,、磷鉀鈣肥等),、陶瓷(馬賽克、空心磚等),、造紙,，污水處理等多個(gè)領(lǐng)域中使用。污水處理方面,，主要應(yīng)用于工業(yè)廢水、藍(lán)藻,、核污染等環(huán)境領(lǐng)域,。
李春玲等人研究了伊利石對(duì)Zn(II)、Cd(II)等吸附,，競(jìng)爭(zhēng)吸附與解析等的研究,，劉霞等人研究了伊利石對(duì)放射性63Co(II)，重金屬鎘(Ⅱ)等的吸附進(jìn)行了全面而詳細(xì)的研究,，并進(jìn)行了吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)方面的研究,。
◆膨潤土
膨潤土是以蒙脫石為主要成分的一類粘土礦物，具有二維納米片層結(jié)構(gòu),，可進(jìn)行層間交換,、吸附、聚合,、催化,，蒙脫石因不等價(jià)陽離子置換而產(chǎn)生永久性負(fù)電荷，有很大的內(nèi)外表面積,，具有較高的離子交換容量和較強(qiáng)的吸附能力,。
膨潤土防水毯是以膨潤土為主要原料填充在復(fù)合土工布和無紡布之間，通過針刺工藝制成的土工合成材料,。其可用作垃圾填埋,、廢水池、循環(huán)水池,、礦石堆存,、尾礦庫等場(chǎng)地的襯墊，以阻止重金屬離子滲透至周圍巖石和地下水源中,。
◆海泡石
海泡石是一種纖維狀的硅酸鹽粘土礦物,，獨(dú)特的蜂窩狀內(nèi)孔孔道和層鍵狀結(jié)構(gòu)，使海泡石擁有高比表面積,，是處理廢水的理想材料,。
劉芳瑩采用海泡石模擬處理德興銅礦酸性礦山廢水，在20min內(nèi),，1g海泡石對(duì)起始質(zhì)量濃度為1mg/g的Pb2+,、Cd2+去除率均在80%以上,，Cu2+、Zn2+,、Mn2+,、Ni2+等重金屬離子的存在會(huì)影響海泡石對(duì)Cd2+的吸附，對(duì)Pb2+則基本無影響,。
◆硅藻土
硅藻土是一種多孔性的天然無定形硅質(zhì)巖,，含有大量、多級(jí),、有序排列的微孔,，表面和孔內(nèi)部分布有大量的硅羥基和氫鍵，具有良好的吸附性能,。天然硅藻土雜質(zhì)含量較多,，通過焙燒、酸洗,、表面包覆,、柱撐、有機(jī)改性和復(fù)合改性等處理可提高其吸附性能,。
帥歡等利用硅藻土負(fù)載光催化劑處理染料廢水,，利用硅藻土的吸附性能提高光催化劑附近的污染物濃度，利用硅藻土的多孔性能增加光催化劑與污染物接觸的活性位點(diǎn),，大大提高了對(duì)污染物的降解能力,，降解率可以達(dá)到96.4%。
小結(jié)
近年來,，我國高度重視綠色礦山建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù),，廢水治理更是重中之重，從我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)來看,，未來將需要更多廉價(jià)易得,、使用效果好和綠色環(huán)保的非金屬礦物材料。
文章來源：
胡春聯(lián).幾種礦物材料對(duì)水體污染物吸附特性的研究
田維亮等.蛭石功能材料研究進(jìn)展
劉猛等.蛭石功能化應(yīng)用研究新進(jìn)展
朱紅龍等.多孔礦物在廢水處理中的應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/茜茜）
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