新型復(fù)合膨潤土

    

 新型復(fù)合膨潤土

　　控制環(huán)境中成分復(fù)雜、種類繁多的有機(jī)污染物,急需開發(fā)新型多功能吸附材料,以滿足節(jié)能減排的要求。膨潤土的結(jié)構(gòu)2功能可調(diào),是制備多功能吸附材料的理想基體。自1949年Jordan等首次使用有機(jī)鹽制得膨脹性、疏水性較強(qiáng)的有機(jī)膨潤土以來,已成功開發(fā)多種新型膨潤土吸附材料,如從長碳鏈有機(jī)膨潤土到短碳鏈有機(jī)膨潤土、從單一陽離子有機(jī)膨潤土到雙陽離子有機(jī)膨潤土再到陰2陽離子膨潤土和陽2非離子有機(jī)膨潤土、從有機(jī)膨潤土和無機(jī)膨潤土到有機(jī)2無機(jī)復(fù)合膨潤土、從單一功能改性膨潤土到多功能復(fù)合膨潤土。1990年Smith等首先比較研究了10種不同烷基鏈長的季銨鹽有機(jī)陽離子改性制得的有機(jī)膨潤土的吸附性能與作用機(jī)制。結(jié)果表明:用短碳鏈有機(jī)陽離子改性的有機(jī)膨潤土對非極性有機(jī)物呈非線性吸附、強(qiáng)的溶質(zhì)吸收、競爭吸附、吸附熱較大,即為表面吸附作用(a2dsorption),適合低濃度有機(jī)廢水的深度處理;而用較長碳鏈有機(jī)陽離子改性的有機(jī)膨潤土對非極性有機(jī)物呈線性吸附、弱的溶質(zhì)吸收、非競爭吸附、吸附熱較小,即是有機(jī)物在有機(jī)膨潤土長碳鏈?zhǔn)杷橘|(zhì)中分配作用(partition)的結(jié)果,適合于高濃度復(fù)雜有機(jī)廢水的預(yù)處理,特別適合于去除廢水中難溶的微量持久性有機(jī)污染物(如PAHs)。1991年Smith等首次用溴化十二烷基三甲基二銨合成了雙陽離子頭基有機(jī)膨潤土;1995年Smith等首次用兩種不同碳鏈長度的季銨鹽有機(jī)陽離子合成了雙陽離子有機(jī)膨潤土,可有效吸附處理不同濃度的復(fù)雜有機(jī)廢水。2000年以來我們首次合成了陰2陽離子有機(jī)膨潤土、陽2非離子有機(jī)膨潤土,發(fā)現(xiàn)對水中有機(jī)污染物有協(xié)同去除效應(yīng);近期，又用帶芳環(huán)的芐基三甲基銨離子(BTMA+)改性低電荷密度(或減電荷)膨潤土,同時利用硅氧烷表面的納米吸附位點(diǎn)和層間有機(jī)陽離子的π2π芳環(huán)堆垛作用,有效去除廢水中難以被常規(guī)吸附劑捕獲的親水性芳香類化合物。

　　有機(jī)2無機(jī)復(fù)合膨潤土的制備及其應(yīng)用研究起步較晚。1989年Faley首先利用有機(jī)2無機(jī)膨潤土處理有機(jī)廢水;1990年Srinivasan等用有機(jī)2無機(jī)黏土吸附工業(yè)廢水中的苯并[a]芘(BaP)和氯酚類有機(jī)污染物;1991年Michot等用非離子表面活性劑改性膨潤土制得有機(jī)2無機(jī)復(fù)合膨潤土,研究其吸附氯酚的性能。但有關(guān)有機(jī)2無機(jī)復(fù)合膨潤土的納米結(jié)構(gòu)2效應(yīng)、吸附2混凝協(xié)同作用機(jī)理以及回收利用等方面的研究仍很少,制約其在環(huán)境污染控制與修復(fù)領(lǐng)域特別是廢水、廢氣處理中的應(yīng)用。雖然已見聚合羥基鐵2有機(jī)復(fù)合膨潤土和聚合羥基鋁2有機(jī)復(fù)合膨潤土同時吸附去除有機(jī)污染物和PO43-的報(bào)道,但相關(guān)研究僅限于少數(shù)幾種陽離子表面活性劑和無機(jī)聚合離子改性的有機(jī)2無機(jī)復(fù)合膨潤土。

　　有機(jī)膨潤土雖然對有機(jī)物有良好的吸附性能,但結(jié)構(gòu)功能較單一;為制備多功能有機(jī)膨潤土,人們在制備有機(jī)膨潤土的同時,將其他功能試劑引入到膨潤土層間。如孫洪良等用CTMAB和EDTA共同改性制得的有機(jī)膨潤土2EDTA復(fù)合體,用于同時去除廢水中有機(jī)污染物和重金屬離子;Xiong等在有機(jī)膨潤土中引入了金屬酞菁光敏劑,制得了具有吸附2光催化性能的復(fù)合膨潤土,在將有機(jī)污染物礦化成無害物質(zhì)的同時實(shí)現(xiàn)有機(jī)膨潤土的綠色再生循環(huán)使用。胡六江等在有機(jī)膨潤土上負(fù)載納米鐵顆粒,同時實(shí)現(xiàn)吸附2還原去除廢水中硝基苯。這些新型復(fù)合膨潤土拓展了其在有機(jī)污染控制與修復(fù)中的應(yīng)用。為提高有機(jī)膨潤土吸附處理廢水的效率、簡化工藝流程、降低處理成本,發(fā)明了有機(jī)膨潤土合成2廢水處理一體化工藝;為提高吸附材料的穩(wěn)定性,合成了硅烷化有機(jī)膨潤土。有關(guān)柱撐層狀礦物復(fù)合催化材料已有綜述。