有机膨润土在有机污水处理领域中的研究与展望

信雅楠(盘锦市科学技术引进开发中心， 辽宁 盘锦 124010)

有机膨润土在有机污水处理领域中的研究与展望

信雅楠(盘锦市科学技术引进开发中心， 辽宁 盘锦 124010)

本文综述了近些年来国内外有机膨润土在污水处理领域的应用研究，着重介绍了有机膨润土在处理有机废水方面的研究进展，并展望了有机膨润土在有机污水处理领域中未来研究方向。

有机膨润土；污水处理；研究进展；改性

粘土(Clay)，又作“黏土”，通常是指粒径小于2 µm且具有一定黏性的可塑型层状硅铝酸盐。粘土具有很多优良的物理和化学性能，如较高的表面积、较强的阳离子交换能力、良好的膨胀性和吸附特性等[1-3]，因此有关粘土的科学研究近些年来逐渐成为国内外学者关注的热点。常见的粘土矿物一般包括高岭土(Kaolin)、膨润土(Bentonite)、伊利石(Illite)、海泡石(Sepiolite)、蛭石(Vermiculite)等，其中以膨润土的研究最具有代表性。膨润土的主要成分是蒙脱石，(化学式为Al2O3· 4SiO2· H2O)，天然膨润土具有很多卓越的物化性能，但有一些性质对其在某些方面的应用并不一定完全有利。因此，需要通过添加有机改性剂这种最常见的方式对膨润土进行改性，从而使其在更多领域中得以应用。本文着重探讨有机改性膨润土在污水处理中的应用研究进展。

1 有机膨润土处理有机废水

工农业排放的有机废水是水体被污染的重要源头之一，由于其中含有大量有毒且不易被生物降解的苯系化合物，酚类等有机分子，因此必须利用廉价高效的吸附材料在排放前对有机废水进行净化处理，从而降低对水体污染的几率和人类健康的威胁。

1.1 有机膨润土对苯系化合物的吸附

朱利中等[4]以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、氯化十六烷基三甲基吡啶(CPC)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为有机改性剂，制备了两种单阳离子有机膨润土和两种阴-阳离子有机膨润土，将该四种有机膨润土与原土分别用于苯蒸气的吸附，吸附能力顺序为：120CPC/60SDBS-膨润土〉 120CTMAB/60SDBS-膨润土 〉 120CPC-膨润土 〉120CTMAB-膨润土 〉 原土。实验结果表明，四种有机土的对苯蒸气的吸附能力远远大于原土，基本维持在10-46倍。由于阴-阳离子有机膨润土中两种改性剂对苯蒸汽的吸附具有较强的协同作用，因此其吸附效率要大于单阳离子有机膨润土，且含有CPC的膨润土的吸附能力强于含有CTMAB的膨润土。通过对比苯蒸气在膨润土上的吸附等温线，作者认为苯蒸气在膨润土原土上主要是表面吸附，而有机膨润土上对苯蒸汽的吸附是以分配吸附为主导，表面吸附为次要，且吸附能力和吸附速率都与有机碳含量成正比，与比表面积和温度成反比。

1.2 有机膨润土对酚类化合物的吸附

Xue等[5]合成了两种新型Gemini表面活性剂BDP和BDHP，并将二者改性的蒙脱土(BDP-Mt和BDHP-Mt)用于对硝基苯酚(PNP)的吸附。在研究影响吸附效率因素的实验中，两种有机土对PNP的吸附量随着改性剂浓度、有机土用量和吸附时间的增大(或延长)而增加，但在三者达到一定数值时吸附接近平衡。实验结果表明，BDHP-Mt对PNP的平衡吸附量略高于BDP-Mt，这可能是由于BDHP分子上的羟基与PNP的羟基形成氢键作用，从而增加了BDHP-Mt对PNP的吸附量。此外，PNP在两种有机土上的吸附量均随着pH值而增加，这是因为高pH的溶液中含有较多以阴离子形式存在的PNP，容易与带正电的有机土表面相结合，故而吸附量增大。吸附数据可以用二阶动力学方程来描述，且可以很好地符合Langmuir，Redlich-Peterson和Temkin等温模型。热力学参数表明两种有机膨润土对PNP的吸附是自发、放热、混乱度增加的物理吸附过程。

1.3 有机膨润土对芳香胺的吸附

陈梅兰等[6]利用不同浓度的H2O2(或H2SO4)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)分别对膨润土原土进行预处理、改性，然后将改性后的膨润土用于吸附苯胺，通过对比苯胺吸附量总结出吸附能力最强时各种试剂的比例：3%H2O2，4%CTMAB-膨润土。以该条件下制备的有机膨润土为吸附剂，探讨了多种因素对苯胺去除率的影响，并得到了较为适宜的吸附条件：溶液pH为8，搅拌时间为1 h。在吸附等温线的研究中，苯胺的吸附数据复合Langmuir吸附等温方程。

2 结论与展望

膨润土作为一种资源丰富、价格低廉的粘土矿物，近年来在各行各业都得到了广泛的应用，而有机改性膨润土，更是凭借其特殊的结构和优良的性能在基础研究和实际应用方面都取得了很好的成绩，尤其是在污水处理领域。因此更加完善的开发有机膨润土的应用尤为重要。只有这样，我们才能更好地保护并改善人类赖以生存的水资源，从而使人与自然能够和谐地发展。

[1]Zhou Q,Frost R L,Xi Y F.Changes in the surfaces of adsorbed para-nitrophenol on HDTMA organoclay—The XRD and TG study[J].Journal of Colloid and Interface Science,2007,307:50-55.

[2]Xi Y F,Ding Z,He H P et al.Structure of organoclays—an X-ray diffraction and thermogravimetric analysis study[J].Journal of Colloid and Interface Science,2004,277:116-120.

[3]Xi Y F,Frost R L,He H P et al.Modification of wyoming montmorillonite surfaces using a cationic surfactant[J].Langmuir,2005,21:8675-8680.

信雅楠(1984- )，女，辽宁盘锦人，工程师，硕士研究生，主要从事科技引进工作，现从事农村科技工作。