海泡石是一種由于其晶體結(jié)構(gòu)而具有纖維形態(tài)的礦物,是由多面體孔壁和孔道交替延伸的纖維結(jié)構(gòu)。在纖維結(jié)構(gòu)中包含著層狀結(jié)構(gòu),由2層Si-O-Si鍵連接的硅氧四面體和中間含鎂氧的八面體一同組成的,形成了0.36nm×1.06nm大小的蜂窩狀孔道。作為一種優(yōu)質(zhì)價廉的礦物材料,被廣泛應(yīng)用于水污染、土壤污染、大氣污染治理等環(huán)保領(lǐng)域。
1、重金屬污染修復(fù)
在處理重金屬污染的方法中,吸附法是最為有效和經(jīng)濟的手段?,F(xiàn)階段研究已經(jīng)表明,海泡石對土壤中或水中的Ni2+、V5+、Hg2+、Co2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+和Cd2+等離子均顯現(xiàn)了較好的吸附效果。
海泡石具有很好的吸附性能,是一種優(yōu)良的土壤改良劑,能對土壤中的重金屬離子進行吸附,可用于重金屬污染土壤的固化修復(fù)。楊秀敏等通過對土壤重金屬形態(tài)的分析表明:添加海泡石可使土壤的pH值從3.86增加至8.19,同時可以降低重金屬的可交換態(tài)濃度,使可交換態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)。并且重金屬形態(tài)與土壤pH值存在顯著的相關(guān)性。
黃湘云等采用酸熱活化、巰基有機化、羥基鐵鋁柱撐3種方法對天然海泡石進行改性,然后將其作為吸附劑加入土壤中,探究添加了改性海泡石的土壤對釩(V)的吸附效果。結(jié)果表明:海泡石經(jīng)改性之后比表面積增大,吸附能力進一步增強,添加了羥基鐵鋁柱撐、酸熱活化、巰基有機化改性后海泡石的土壤對V5+的吸附量分別為2159.71mg/kg、1619.57mg/kg、936.57mg/kg??梢钥闯?,添加了羥基鐵鋁柱撐法改性海泡石的土壤對釩的吸附效果最佳,但其穩(wěn)定性仍有待進一步加強。
謝婧如等采用靜態(tài)吸附試驗,研究了改性海泡石對水中Hg2+的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)特征。結(jié)果表明:通過有機改性向海泡石中引入了巰基,改性海泡石的表面孔隙增多,且?guī)в懈嗟呢?fù)電荷,有利于提高其對Hg2+的吸附能力。
2、有機污染物分離降解
海泡石作為一種重要的天然環(huán)境礦物材料,在有機廢水處理領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。
腐殖酸(HA)作為天然水體中有機物質(zhì)的主要成分之一,是日常飲用水水源有機微污染控制的重點對象。陳衛(wèi)等制備得到磁改性海泡石(MSEP)用于去除水源中HA,研究MSEP對水源中HA的吸附和脫附行為。結(jié)果表明:室溫下,MSEP添加量為0.6g/L時對HA的吸附去除效果明顯,去除率達(dá)到78.4%,中性pH時,去除效果最優(yōu)。脫附再生結(jié)果表明:MSEP
具有良好可再生性。
Naing等采用水熱法成功制備了BiVO4/海泡石納米復(fù)合材料,研究了基于界面效應(yīng)的光生載流子的傳輸機理。結(jié)果表明:所獲得的BiVO4/海泡石納米復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的可見光光催化性能。在可見光照射下,納米復(fù)合材料對抗生素四環(huán)素和亞甲基藍(lán)的光催化降解率分別是純BiVO4的2倍和5.34倍。XPS和拉曼光譜證實了BiVO4和海泡石之間存在較強的界面效應(yīng),該研究為設(shè)計黏土負(fù)載型光催化劑降解有機污染物提供了一種新的策略。
徐西蒙等采用共沉淀法制備得到了磁改性海泡石催化劑,并用于催化過硫酸鉀,去除水體中有機污染物雙酚A。結(jié)果表明,高比表面積的磁改性海泡石催化劑對雙酚A展現(xiàn)了優(yōu)越的吸附性能。同時,當(dāng)催化劑投量為2g/L、過硫酸鉀投量為4g/L、溶液pH=5時,20min內(nèi)完成了對雙酚A(30mg/L)的完全降解。該研究首次將磁改性海泡石作為過硫酸鹽活化劑,為水中有機污染物的吸附-催化氧化體系設(shè)計提供了新的思路和方向。
3、VOCs催化降解
揮發(fā)性有機化合物(VOCs)是空氣污染的主要來源,其排放量逐年遞增,嚴(yán)重影響人們的日常生活。海泡石因其優(yōu)良的表界面及孔結(jié)構(gòu)特性,在VOCs吸附與降解領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。
韓靜等采用酸和水熱改性海泡石,同時,研究了酸和水熱改性對海泡石吸附氣相丙酮性能的影響規(guī)律及機理。研究發(fā)現(xiàn),在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的鹽酸改性海泡石12h后,對丙酮的靜態(tài)吸附效果最好,吸附量高達(dá)54.41mg/g;水熱溫度為170℃、改性4h的海泡石對丙酮的吸附量較酸改性低,僅為23.20mg/g。改性海泡石對于丙酮的吸附,尤其是高濃度丙酮的吸附具有顯著效果,該研究為開發(fā)經(jīng)濟高效的吸附劑應(yīng)用具有一定的參考價值,并為丙酮污染的治理提出了新思路。
Ardakani等制備得到了海泡石銅鈷雙金屬復(fù)合催化材料,在甲苯催化降解中展現(xiàn)了良好的性能。與單組分金屬氧化物催化劑相比,優(yōu)化后的Co-Cu/海泡石催化劑為甲苯的完全氧化提供了更多的活性中心,表現(xiàn)出更高的催化活性。
熊巧采用溶液法將TiO2溶膠與酸改性海泡石纖維(AAS)進行復(fù)合,制備了TiO2/酸改性海泡石纖維(TiO2/AAS)復(fù)合光催化劑,并探討了甲醛光催化降解的機理。研究結(jié)果表明,在最佳條件下制備的TiO2/AAS復(fù)合光催化劑在2h內(nèi)對空氣中甲醛的降解率能夠達(dá)到93.1%,并且在催化降解甲醛五次之后,對甲醛的降解率還可以達(dá)到85%,說明該復(fù)合光催化劑具有良好的催化穩(wěn)定性。TiO2/AAS復(fù)合光催化劑良好的光催化性能歸因于雙中孔結(jié)構(gòu)、較高的比表面積、良好的吸附性能以及所制備的TiO2/AAS復(fù)合光催化劑中存在的銳鈦礦相和金紅石相TiO2的共同作用。利用天然黏土礦物良好的吸附性能和催化載體性能制備復(fù)合光催化材料,將在光催化領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。
資料來源:《紀(jì)慧超,董雄波,楊華明.海泡石精細(xì)化加工及在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)保護與利用,2020,40(06):16-25》,由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理,轉(zhuǎn)載請注明出處!
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