中國(guó)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(guó)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(kāi)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(kāi)支,。
但日常生活中的大氣沉降物,、生活垃圾、汽車(chē)漏油,、磨損的輪胎,、融雪劑、農(nóng)藥,、殺蟲(chóng)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(wèn)題，造成了降雨徑流的水質(zhì)污染,。
我國(guó)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(yáng)離子開(kāi)展了大量研究工作。利用膨潤(rùn)土蛭石作為固體吸附劑,，研究其對(duì)水體中金屬陽(yáng)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(guò)程中所廢棄的部分。在石棉礦選礦加工過(guò)程當(dāng)中,，會(huì)產(chǎn)生大量的尾渣,，這些剝離下來(lái)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(lèi)礦物含有多種類(lèi)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(lèi)礦物的性質(zhì)特點(diǎn),。
近年來(lái)，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(guò)酸處理或者通過(guò)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(wú)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(wú)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(wú)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(guó)《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(lèi)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(guó)埃洛石資源儲(chǔ)量也相當(dāng)豐富,，如在我國(guó)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(guò)濾,、殺菌等特性,，為“工業(yè)三廢”特別是廢水和廢氣的處理開(kāi)辟出了一條新道路。許多國(guó)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(guó)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(guò)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(lèi)粘土礦物,，其層間區(qū)域中存在著可交換的水合陽(yáng)離子和水，又名水白云母,，屬于單斜晶系類(lèi)礦物,。由于最先發(fā)現(xiàn)于伊利諾斯州(美國(guó))，因而取名為伊利石,。
在我國(guó)的上世紀(jì)80年代,，關(guān)于伊利石礦的開(kāi)發(fā)利用的勢(shì)頭已略見(jiàn)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(rùn)土
膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要成分的一類(lèi)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(yáng)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(rùn)土防水毯是以膨潤(rùn)土為主要原料填充在復(fù)合土工布和無(wú)紡布之間,，通過(guò)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(kù)等場(chǎng)地的襯墊,，以阻止重金屬離子滲透至周?chē)鷰r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(wú)影響,。
◆硅藻土
硅藻土是一種多孔性的天然無(wú)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(guò)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(lái)，我國(guó)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(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)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(lái)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/茜茜）
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