近日，工信部印發(fā)的《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南（2017年）》明確指出：要優(yōu)先發(fā)展用于工業(yè)廢水處理的礦物功能材料深加工技術(shù)，包括礦物功能材料在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用技術(shù)。
高嶺土是自然界中廣泛存在的天然粘土礦物資源，其結(jié)構(gòu)性質(zhì)穩(wěn)定，但含雜質(zhì)量較高，離子交換容量有限，反應(yīng)活性低等缺點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)生活中直接利用率并不高。對高嶺土進(jìn)行有效改性后應(yīng)用于處理廢水中的重金屬離子和染料污染物具有重要發(fā)展前景。
近些年，如何利用高嶺土對其進(jìn)行有效改性、使其成為高效廉價(jià)的新型環(huán)保吸附材料已逐漸成為時下較為熱門研究課題之一。一般來說，高嶺土的改性方法大致可劃分為煅燒改性、無機(jī)改性、有機(jī)改性等方法。
1、煅燒改性
高嶺土的白度、活性、物相等理化性質(zhì)可通過煅燒得到提升，煅燒方法也成為生產(chǎn)高嶺土品質(zhì)的主要手段之一。在不同溫度下煅燒高嶺土，會使高嶺石表面及結(jié)構(gòu)層間的水和有機(jī)物質(zhì)燃燒蒸發(fā)掉，結(jié)構(gòu)層的破壞導(dǎo)致高嶺土質(zhì)地變松；而且，選擇適當(dāng)?shù)臏囟葘Ω邘X土進(jìn)行煅燒，脫出其結(jié)構(gòu)層中的全部經(jīng)基，此時，新的穩(wěn)定相（如莫來石相）又尚未形成，硅和鋁的溶出量最大，高嶺土?xí)哂休^大的活性。
當(dāng)煅燒溫度達(dá)到110℃時，高嶺土表面的吸附水會被蒸干排出；
當(dāng)煅燒溫度達(dá)到約500℃時，高嶺土結(jié)構(gòu)層中的經(jīng)基會以蒸汽狀態(tài)逸出，在溫度達(dá)到650℃時完成脫經(jīng)基的步驟，從而變成偏高嶺土；
當(dāng)煅燒溫度為900-1000℃時偏高嶺上會相變產(chǎn)生新的結(jié)晶，其物理性能也發(fā)生了變化；
經(jīng)過1500℃煅燒的高嶺石已完全轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎?，該溫度下煅燒得到的材料可作為一種耐火材料來使用。
煅燒的過程當(dāng)中會高嶺土的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致粒徑會增大，其表面能會降低，且分散性有所提高，酸性也顯著增強(qiáng)。
以煅燒活化過程為基礎(chǔ)，通過對煅燒后的高嶺土采取更進(jìn)一步的改性或加工方法，可制得比表面積高和吸附性能優(yōu)異的改性高嶺土材料，將其作為選擇性吸附劑可應(yīng)用于工業(yè)廢水治理等環(huán)保領(lǐng)域。
2、無機(jī)改性
高嶺土無機(jī)改性主要是指通過利用酸、堿、無機(jī)鹽等無機(jī)物處理高嶺土其進(jìn)行改性，以改變其表面的性質(zhì)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)，滿足改性后的高嶺土在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用。
依據(jù)高嶺土在高溫相變過程中硅、鋁各自的化學(xué)環(huán)境的不同，一般會采取酸改性和堿改性處理的方法。酸、堿改性處理的方法均會不同程度地改變高嶺土的表面性質(zhì)、比表面積和孔徑。
（1）酸改性高嶺土
酸改性是指高嶺土經(jīng)過高溫煅燒形成偏高嶺土后，再與強(qiáng)酸或弱酸物質(zhì)反應(yīng)形成酸改性活化白土。
利用鹽酸處理高溫煅燒高嶺土，將高嶺土中經(jīng)過高溫煅燒被活化氧化鋁與鹽酸反應(yīng)浸取出來，將其制備成酸活化白土?xí)r，高嶺土表面酸位的數(shù)量與其比表面積都有明顯增加，高嶺土的孔數(shù)量和平均孔徑均有所提高，而且孔徑分布也變得較為集中。
研究表明：鹽酸改性高嶺土?xí)纬捎忻黠@的中孔結(jié)構(gòu)的材料，同時浸取反應(yīng)溫度的提高，會使中孔特征會更加明顯，鹽酸處理后的高嶺土的孔隙率也會提高，此法有利于增大高嶺土的比表面積。
（2）堿改性高嶺土
堿改性是指高嶺土經(jīng)過高溫煅燒后形成偏高嶺土，再與強(qiáng)堿或弱堿性物質(zhì)反應(yīng)形成堿改性活化白土，堿改性高嶺土孔徑分布較為集中。
在處理重金屬Pb（II）廢水方面，目前研究較多的是用磷酸、硫酸鹽等無機(jī)鹽或含氧化物改性高嶺土處理含鉛、鍋、銅等重金屬離子廢水。
在處理剛果紅染料廢水方面，當(dāng)前采用的方法多為利用酸堿進(jìn)行改性提高其比表面積或利用金屬氧化物復(fù)合高嶺土制備改性高嶺土處理含剛果紅染料廢水。
3、有機(jī)改性
高嶺土的有機(jī)改性主要通過對其表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)環(huán)境的改善，提高高嶺土與聚合物之間相結(jié)合的可能性，從而提高高嶺土的應(yīng)用性能，該方法廣泛用于橡膠、塑膠和造紙行業(yè)。有機(jī)改性方法當(dāng)中包含有插層改性和表面包覆改性。
插層改性是指利用極性小分子的尺度小的特點(diǎn)，將其插層到高嶺土層間，獲得層間距更大的插層高嶺土，使其達(dá)到在納米級的同時呈現(xiàn)均勻分散、層間被剝離的狀態(tài)。高嶺土插層改性的好壞直接影響到納米復(fù)合材料的性能。
表面包覆改性是指利用表面活性劑或偶聯(lián)劑將有機(jī)物與高嶺土之間相連接，使高嶺土表面包覆一層有機(jī)物，改善提高其某一領(lǐng)域性能的一種方法。由于高嶺土的陽離子交換性能較差，其應(yīng)用于環(huán)境治理應(yīng)用的效果不夠明顯，所以需要用表面包覆改性的方法對其改性。高嶺土層間存在大量的親水性無機(jī)陽離子，通過有機(jī)改性后，高嶺土顆粒表面包覆一層有機(jī)化合物，高嶺土表面發(fā)生了變化，從表面親水性變成表面親油性，增強(qiáng)其與有機(jī)物之間的相容性，明顯提高了對水中有機(jī)污染物和陰離子的吸附能力，能取代傳統(tǒng)的活性炭用于工業(yè)廢水處理。
來源：高嶺土改性吸附材料的制備表征及其吸附性能的研究，作者：多喜
編輯整理：中國粉體技術(shù)網(wǎng)
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