含酸含锌污水处理工艺讲解：酸-有机物改性蒙脱土及其在污水处理中的应用

含酸含锌污水处理工艺讲解：酸-有机物改性蒙脱土及其在污水处理中的应用

　　虽然蒙脱土可利用自身特性对水中污染物进行去除，但蒙脱土层间亲水性的无机离子使其对水中有机污染物的选择吸附性较差。
　　
　　目前主要利用酸改性、表面改性和无机柱撑等手段提高蒙脱土对水中有机污染物的吸附能力，如酸处理蒙脱土有较大的比表面积和阳离子交换性能，常用于吸附阳离子型污染物；有机改性蒙脱土表面疏水，是疏水性有机物污染物良好的吸附材料；柱撑蒙脱土对无机污染物吸附性能良好。

　　
　　但废水中往往含有多种有毒有害物质，单一改性蒙脱土在处理含多种污染物的废水时存在对某一物质吸附性能良好，而对其他有毒物质吸附性能较差的问题，有研究表明多种改性手段并用可有效提高蒙脱土对水中污染物的去除能力并提升其重复利用能力。
　　
　　酸改性蒙脱土多采用硫酸、盐酸、硝酸等强酸与蒙脱土（MMT）混合进行改性。酸改性后，分布于蒙脱土层间的金属氧化物或无机盐等杂质减少，孔结构疏通，有利于吸附质分子的扩散；同时蒙脱土层间K 、Na 、Ca2 、Mg2 等离子可与酸中的H 发生离子交换转变为可溶性酸盐溶出，因H 半径小于被置换离子，故蒙脱土层间晶格裂开，层间距扩大，改性后蒙脱土的比表面积和吸附能力显著增加。同时酸改性使蒙脱土晶格结构中部分Al2O3和MgO溶出，使其比表面积增加，进而对水中污染物进行有效吸附。
　　
　　BHATTACHARYYA等选择H2SO4对蒙脱土进行处理并使用酸处理蒙脱土对阳离子染料罗丹明B进行吸附，结果表明，0.4g/L酸处理蒙脱土在180min内能够将溶液中质量浓度为100mg/L的罗丹明B完全吸附；
　　
　　TENG等研究表明，HCl中的H 能够替换蒙脱土中的Al3 和Fe2 进而使蒙脱土的比表面积和平均孔径由87.55m2/g和6.81nm变为114.7m2/g和5.31nm，且经HCl处理后蒙脱土对甲基橙的吸附能力增加；
　　
　　ZHAO等选择HNO3对钠基蒙脱土进行处理，分析表明，钠基蒙脱土的比表面积经HNO3处理后由11m2/g变为180m2/g，且0.7g/L的酸化蒙脱土在80min内可将250mL质量浓度100mg/L的苯酚溶液吸附75%，而蒙脱土仅吸附约35%。
　　
　　虽然酸改性可提升蒙脱土对有机污染物的吸附能力，但酸改性蒙脱土对水中有机污染物的亲和能力仍有待提升，有研究表明，阳离子表面活性剂〔十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、二甲基氯化铵（EA）、乙氧基脂胺(ETA)等〕可与蒙脱土层间的Ca2 和Na 等离子发生层间交换以提高蒙脱土的疏水性能和对有机物的亲和能力。此外，自身体积较大的阳离子表面活性剂进入蒙脱土层间可扩大蒙脱土层间距，故有研究者将酸改性与阳离子表面活性相结合以提高其对有机物的吸附能力。
　　
　　酸中的H 首先与蒙脱土层间的K 、Na 、Ca2 、Mg2 等离子发生交换，使蒙脱土层间距增大，有机表面活性剂进而进入蒙脱土层间形成酸-有机改性蒙脱土。ZAGHOUANE-BOUDIAF等以硫酸、膨润土和十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵为原料制备了4种酸-有机改性膨润土，XRD和FTIR结果表明，4种酸-有机改性膨润土中烷基三甲基溴化铵均进入到酸改性膨润土层间，且酸改性膨润土层间距随着烷基三甲基溴化铵碳链的增长而增大；硫酸-烷基三甲基溴化铵改性膨润土对三氯苯酚的最大吸附容量可达200.6mg/g。上述酸-有机物改性蒙脱土制备过程中，有机物进入蒙脱土硅氧四面体与铝氧八面体层间，以增加改性蒙脱土的层间距、孔径和比表面积。
　　
　　还有研究表明在制备酸-有机改性蒙脱土过程中，有机物不进入蒙脱土层间，而是以蒙脱土表面的正电子与有机物表面的负电子间的引力相互连接，进而达到增加改性蒙脱土比表面积的目的。如FABRYANTY等以海藻酸钠和盐酸改性蒙脱土为原料通过微波快速加热的方法制备了酸-有机物改性蒙脱土。FTIR结果表明，海藻酸并未进入蒙脱土层间，而是以正负电子间的吸引力存在与蒙脱土表面，吸附实验表明，50mL质量浓度为300mg/L的结晶紫溶液中95%以上的结晶紫能够被0.5g酸-有机改性蒙脱土去除，吸附容量可达601.9339mg/g，而相同质量的蒙脱土和海藻酸对结晶紫的去除率均在80%以下；
　　
　　BELHOUCHAT等以海藻酸钠和盐酸改性钙基蒙脱土为原料，通过交联反应制备了酸-有机改性蒙脱土，Ca2 在整个体系中起主导作用，有助于把分子连接在一起，与钙离子形成海藻酸钙凝胶微球，实现对酸改性MMT的固定化，吸附实验结果表明，酸-有机改性蒙脱土对亚甲基蓝的最大吸附量可达约49.17mg/g，对甲基橙的最大吸附量可达约40.42mg/g。

　　
　　资料来源：《刘正江 郭沙沙 张云婷 等.复合改性蒙脱土在污水处理中的应用研究进展[J].精细化工 2022 39(05):873-881 914》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！