中國(guó)粉體網(wǎng)訊 膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水黏土礦，蒙脫石因?qū)娱g易發(fā)生不等價(jià)陽(yáng)離子置換而產(chǎn)生永久性負(fù)電荷，并且具有較大的比表面積，使其具有較高的離子交換容量和較強(qiáng)的吸附能力，對(duì)重金屬陽(yáng)離子具有理想的吸附處理效果，因而被廣泛應(yīng)用于廢水處理。目前，常用于污水處理的膨潤(rùn)土一般都經(jīng)過(guò)針對(duì)性的改性處理，通過(guò)改變膨潤(rùn)土的表面性質(zhì)和層間結(jié)構(gòu)，以期增強(qiáng)其對(duì)水中污染物的選擇吸附能力及去除效率。
膨潤(rùn)土的改性
膨潤(rùn)土改性方法大致可分為物理改性和化學(xué)改性：物理改性也可稱為活化改性，包括高溫焙燒改性、微波活化改性、鹽/酸類活化改性等；化學(xué)改性包括無(wú)機(jī)改性、有機(jī)改性、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合改性。
無(wú)機(jī)改性
主要是利用其離子交換性，將層間的金屬陽(yáng)離子與聚合羥基金屬陽(yáng)離子或無(wú)機(jī)高分子聚合物進(jìn)行交換，來(lái)增大膨潤(rùn)土的層間距，然后在一定的高溫條件下，改性劑會(huì)脫去羥基而形成金屬氧化物，在其層間形成柱撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)增大層間距與比表面積，提高其對(duì)污染物的吸附能力及去除率。
有機(jī)改性
膨潤(rùn)土的有機(jī)改性同樣利用其離子交換性，使有機(jī)改性劑與層間陽(yáng)離子進(jìn)行交換，并通過(guò)化學(xué)鍵合力與膨潤(rùn)土中Si-O或Al-O鍵進(jìn)行結(jié)合，改變膨潤(rùn)土層間或表面的性質(zhì)，使其由原來(lái)的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺杷缘挠袡C(jī)膨潤(rùn)土，從而達(dá)到去除疏水性有機(jī)污染物的目的。
目前，膨潤(rùn)土的各類活化與柱撐改性均可以改變其表面性質(zhì)和層間結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其對(duì)pH適用范圍、共存的無(wú)機(jī)離子等的耐受能力，增大膨潤(rùn)土比表面積提高其吸附能力，提高其陽(yáng)離子交換容量，大幅改善其對(duì)重金屬的吸附選擇性。但目前膨潤(rùn)土及改性物使用大多以粉末狀為主，在水中具有高度懸浮性，吸附完成后不易沉淀，出現(xiàn)固液分離回收難題。近年來(lái)，磁性納米技術(shù)在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用受到廣泛的關(guān)注，這為當(dāng)前日益嚴(yán)重的水中重金屬污染提供了新途徑，膨潤(rùn)土磁性負(fù)載改性研究也取得了一定進(jìn)展。
磁性載體技術(shù)
磁性載體技術(shù)將分散的具有強(qiáng)磁性物質(zhì)均勻引入非磁性或著弱磁性的基體中以增強(qiáng)材料的磁化率，然后使用磁性分離技術(shù)將磁性復(fù)合體從作用體系中快速分離。磁性載體技術(shù)解決了一些傳統(tǒng)分離手段面臨的問(wèn)題。并且具有以下特點(diǎn)：
（1）操作簡(jiǎn)單、處理不受量的限制；
（2）可用在分離復(fù)雜多相系統(tǒng)中特定金屬元素；
（3）能處理低濃度的廢液；
（4）分離方便，且具有環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益。
磁性材料按磁性又可分為抗磁性、順磁性、反鐵磁性、鐵磁性和亞鐵磁性。磁性膨潤(rùn)土中的磁性材料主要是由FeO、Fe2O3、Fe3O4等鐵系氧化物組成。通過(guò)添加鐵鹽經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)手段，把膨潤(rùn)土改性為具有磁性的水處理劑，不但保持了膨潤(rùn)土的分散性、吸附性等特性，而且還增強(qiáng)了膨潤(rùn)土的陽(yáng)離子表面電荷、功能性、表面反應(yīng)活性等。使該水處理劑具有巨大的表面積和高絮凝吸附活性的羥基鐵化合物和磁鐵礦的磁性。不僅可以提高廢水處理效率，在其處理廢水結(jié)束后，采用磁分離技術(shù)可方便、快速地從懸浮液中回收磁性膨潤(rùn)土，進(jìn)而再生并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。因此，磁性膨潤(rùn)土在水處理中大放光彩。
磁性膨潤(rùn)土的制備
制備磁性納米粒子的基本原則是通過(guò)優(yōu)化制備條件最終得到具有納米級(jí)尺寸、分散度高的磁性粒子；其制備過(guò)程必須簡(jiǎn)單易控、可重復(fù)，且不需經(jīng)過(guò)過(guò)濾、尺寸篩選、高速離心等過(guò)程。目前，磁性納米粒子的制備方法種類較多，如共沉淀、熱解、微乳液法、溶膠凝膠法、溶劑熱法等。其中共沉淀法是制備磁性膨潤(rùn)土復(fù)合材料的最常用方法。
共沉淀法
該方法常常是把合適比例的Fe2+和Fe3+鹽攪拌混合后，設(shè)置合適的溫度、pH值和反應(yīng)時(shí)間等工藝參數(shù)，選擇合適沉淀劑首先生成類似于Fe(OH)3的沉淀，接著形成四氧化三鐵液體，經(jīng)洗滌、烘干等過(guò)程制得四氧化三鐵。所用鹽的種類、Fe2+/Fe3+摩爾比、反應(yīng)溫度、pH值和溶劑等條件會(huì)決定合成出的四氧化三鐵的尺寸、形狀和組成。
共沉淀法是研究最早和使用最多的磁性Fe3O4納米粒子的制備方法。制備工藝簡(jiǎn)單，可以快速獲得大批量有效磁性的Fe3O4和γ-Fe2O3等磁性鐵氧化合物。
熱分解法
是指在高溫、高壓的密閉條件下，采用金屬前驅(qū)物（如金屬羰基化合物Fe(CO)5等）和金屬油酸鹽通過(guò)分解反應(yīng)制備出單分散的Fe3O4磁性納米粒子。在制備過(guò)程中，通過(guò)調(diào)控制備工藝條件，可以獲得粒徑及形貌不同的磁性納米顆粒，在制備過(guò)程中添加表面活性劑對(duì)于粒子具有分散作用，能穩(wěn)定生成粒徑范圍較小磁性納米顆粒。其缺點(diǎn)在于合成條件苛刻，需要在高溫、高壓的密閉條件下進(jìn)行；且制備過(guò)程中需加入大量高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，成本較高。
水熱法與溶劑熱合成法
水熱法制備四氧化三鐵通常是指以水作為溶劑，選擇合適的鐵源，在高溫高壓下，經(jīng)過(guò)反應(yīng)、分離、洗滌和干燥等過(guò)程得到目標(biāo)四氧化三鐵的方法。
溶劑熱合成方法的制備原理與水熱合成方法相同，只是所選擇的溶劑不是水，而是其他物質(zhì)，在高溫密閉的容器中進(jìn)行，具有特殊的氧化還原條件；通過(guò)溶液中FeCl3和乙二醇之間的還原反應(yīng)及液固之間的相轉(zhuǎn)移過(guò)程，可以得到粒徑大小可控、晶體純度高、單分散性的磁性Fe3O4粒子，是理想的磁性Fe3O4顆粒制備方法。
磁性膨潤(rùn)土的應(yīng)用
經(jīng)過(guò)磁改性的膨潤(rùn)土可以有效地作用于廢水處理體系中，通過(guò)在廢水中投加具有磁性膨潤(rùn)土水處理劑，其攜帶的陽(yáng)離子可與帶負(fù)電的污染物電性中和，壓縮雙電層厚度，同時(shí)懸浮細(xì)小顆粒具有的磁性也可促使微粒間的相互碰撞從而增強(qiáng)絮凝作用、吸附架橋和網(wǎng)捕能力。這表明了該磁性膨潤(rùn)土既可以起到絮凝沉降作用，又相當(dāng)于額外投加重力沉淀物，提高虛體密度，實(shí)現(xiàn)固液高速分離。這將有效地解決了傳統(tǒng)的吸附沉降工藝中處理構(gòu)筑物占地面積大、藥劑成本高、處理效果較差等不足。而且還可與相應(yīng)的磁分離設(shè)備結(jié)合高效回收、循環(huán)、利用，有效地降低了水處理劑的運(yùn)行成本。磁性膨潤(rùn)土將在處理含染料廢水、含有機(jī)污染物廢水、重金屬?gòu)U水、染料、含磷廢水以及核素污染處理等方面大放異彩。
參考文獻(xiàn)：
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胡立華.磁性膨潤(rùn)土對(duì)重金屬的去除和再生性能的研究
章青芳.磁性膨潤(rùn)土的制備及其在水處理中的應(yīng)用研究
馬清亮.磁性膨潤(rùn)土改性吸附材料的制備及其應(yīng)用研究
李雙.磁性膨潤(rùn)土制備及去除水中污染物的研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
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