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膨润土基复合材料在废水处理中的应用

膨润土基复合材料在废水处理中的应用大的比表面积、良好的吸附性能和突出的阳离子交换能力等优点为膨润土在污水处理中的应用奠定了基础。膨润土及膨润土基复合材料用于污水处理吸附剂具有制备方法简单、去除效果好、化学稳定性高、可再生等优点。因此,开发新型膨润土基复合材料并将其应用于废水处理对提高膨润土应用价值,减少废水排放,和打赢“蓝天保卫战”具有十分重要的意义。



膨润土因具有离子交换性和表面硅氧基和铝氧基等可以吸附重金属离子,还可以通过活化、改性或者与其他材料复合等方法进一步提高其吸附性能。新型膨润土基复合材料不仅能为重金属的吸附提供更多的吸附位点,增强重金属吸附性能,而且能实现负载污染物吸附剂的简易固液分离。


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最新研究进展:


Mohammed采用包覆Fe3O4磁铁矿纳米粒子的天然膨润土作为吸附剂,从污染水中分离Cu2+,结果表明,试验数据符合Langmuir模型,当pH值为6,吸附剂用量为0.5g,最大吸附量可达到46.948mg/g,该复合材料不仅具有较强的吸附性能,而且便于固液分离。


王世威研究了聚多巴胺改性膨润土(PDA-Bentonite)和4-氨基吡啶改性膨润土(4-AP-Bentonite)对U(VI)的吸附行为,研究发现:PDA-Bentonite对U(VI)吸附为自发吸热的单层化学吸附,U(VI)的去除率高达93.56%;4-AP-Bentonite对U(VI)吸附也为自发吸热的化学吸附,U(VI)最大吸附容量高达136.43mg/g。


Wang等采用磁性膨润土-壳聚糖混合珠(BN-CTS)对水中铯离子(Cs+)进行了混合吸附试验,研究发现该膨润土-壳聚糖微球的最大吸附容量为57.1mg/g,吸附原理为离子交换,Cs+与BN-CTS微球中复合的膨润土层间的离子进行交换,达到吸附去除水中Cs+的目的,此外该微球且具有良好的选择性。用MgCl2溶液处理微球,定量解吸Cs+,可使吸附剂循环使用。


张晓涛等人以天然高分子材料木质纤维素和硅酸盐矿物蒙脱石为原料,采用插层复合反应将蒙脱石与木质纤维素复合,制备出一种新型吸附剂木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料(LNC/MMT)。LNC/MMT复合材料在初始浓度为0.005mol/L的Cd2+溶液、pH值为5.6、温度为55℃、吸附时间为80min的条件下,吸附容量可达到最大值118.45mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附方式主要为单分子层化学吸附。


Fu等人合成了一种环保型的玉米芯生物炭基蒙脱土复合材料(CC-mt),用于Pb(Ⅱ)和一种新型有机污染物(ATE)的单吸附和共吸附。在单一吸附体系中,CC-mt对Pb(Ⅱ)和ATE的最大平衡容量分别为139.78mg/g和86.86mg/g,相比蒙脱石或者玉米芯生物炭的单独吸附效果有着显著的提高。


李玉洁等人采用水热振荡法制备了膨润土-壳聚糖复合吸附材料,从污染水中分离Cu2+,结果表明,试验数据符合Langmuir和Freundlich模型,在Cu2+初始浓度为50mg/L、pH值为7、吸附温度为30℃、接触时间为15min的条件下,膨润土-壳聚糖复合吸附剂对Cu2+的去除效率可达95%以上,吸附量可达到20.12mg/g。


刘相廷等人以膨润土、聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)为原料,采用超声剥离-自组装-冷冻干燥法制备了膨润土纳米片基水凝胶,之后进行的Pb2+离子吸附试验结果表明,该凝胶吸附铅离子的最佳pH值范围为4~5,吸附过程较好的符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,且吸附过程比较容易进行。