我國(guó)蛭石資源豐富,分布廣泛,主要分布在新疆、河北、內(nèi)蒙、甘肅等省區(qū),規(guī)模最大、最具代表性的是新疆尉犁縣且干布拉克蛭石礦,其儲(chǔ)量占全國(guó)的90%。
作為一種常見的吸附材料,蛭石具有質(zhì)量輕、比表面積大、離子交換能力強(qiáng)、吸附容量大、生態(tài)友好、成本低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于環(huán)保等領(lǐng)域。
1、蛭石在水處理方面的應(yīng)用
由于蛭石具有強(qiáng)大的吸附性能,因此可用來(lái)處理水中的氮磷、有機(jī)物、重金屬離子等。
譚光群等研究發(fā)現(xiàn)蛭石對(duì)重金屬離子的吸附能力從大到小順序?yàn)镻b2+>Cu2+>Cd2+,影響蛭石吸附的主要因素是pH。在pH>4.0的弱酸性至堿性條件下吸附效果較好。
張瑩等利用3%CTMBA改性的蛭石其吸附率接近活性炭,因此在治理含汞廢水污染方面,蛭石可以作為活性炭的替代品。
萬(wàn)芒研究發(fā)現(xiàn):改性蛭石除磷能力從大到小順序?yàn)殍|改性蛭石>酸改性蛭石>鐵改性蛭石>原蛭石,將蛭石與沉水植物相結(jié)合,可進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中磷的吸收。
熒光染料廢水組分復(fù)雜、所含的有機(jī)污染物濃度較高且種類較多,是難處理的工業(yè)廢水之一。李江明等使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對(duì)蛭石進(jìn)行改性。結(jié)果表明,改性蛭石對(duì)
吡羅紅和羅丹明B的吸附率分別為67.1%和82.8%,且具有良好的循環(huán)再生能力。
Deepa等研究了膨脹蛭石和疏水蛭石對(duì)水中油的去除作用。結(jié)果表明:在pH=9的條件下,2種蛭石均表現(xiàn)出較好的除油效果;膨脹蛭石由于具有多孔的特性,需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到吸附平衡,因此比疏水蛭石具有更好的除油效果。
飲用水中氟含量過(guò)高是造成地方性氟病的重要原因,因此治理氟污染也非常重要。李英等在微波膨脹的基礎(chǔ)上,用鹽酸改性蛭石去除水中的氟離子,發(fā)現(xiàn)其對(duì)氟離子的吸附量顯著提高,吸附量是純蛭石的2倍。
2、蛭石在土壤修復(fù)與改良方面的應(yīng)用
蛭石含有K、Mg、Ca、Fe以及微量的Mn、Cu、Zn等元素,且具有陽(yáng)離子交換能力,因此可以有效改善土壤的營(yíng)養(yǎng)并提高養(yǎng)分、水分的儲(chǔ)存能力。
查丁石進(jìn)行無(wú)土栽培培育茄子時(shí),選擇蛭石作為土壤基質(zhì)并澆施營(yíng)養(yǎng)液。結(jié)果表明幼苗的莖粗、葉面積、全株干物重和壯苗指數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)均等于或接近測(cè)量值的最大值,幼苗綜合素質(zhì)最高。因此在植物培養(yǎng)方面,蛭石是一種優(yōu)良的育苗基質(zhì),將其與營(yíng)養(yǎng)液配合施用,能培育出高質(zhì)量的幼苗,有利于未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
Mery等通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)研究了蛭石對(duì)受到Cu、Cr和Ni污染較嚴(yán)重的土壤的修復(fù)能力。結(jié)果表明,在土壤中添加蛭石可以明顯減少萵苣和菠菜對(duì)金屬污染物的吸收,其有效性隨著蛭石與污染土壤接觸時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。原因是蛭石的添加使土壤的pH升高和負(fù)電荷增加,不僅增強(qiáng)了對(duì)陽(yáng)離子的吸附能力,而且生成含羥基金屬陽(yáng)離子的幾率較高,蛭石對(duì)重金屬的吸附總量較高。與含水金屬陽(yáng)離子相比,生成的含羥基金屬陽(yáng)離子對(duì)吸附位點(diǎn)具有更大的親和力。
3、蛭石在固體廢棄物處理方面的應(yīng)用
堆肥被認(rèn)為是處理食品廢棄物理想和有效的方式,但其最主要的缺點(diǎn)是會(huì)造成大量的氮損失。He等研究了蛭石對(duì)食品廢棄物堆肥過(guò)程的影響。結(jié)果表明,蛭石延長(zhǎng)了堆肥的高溫階段,加快了有機(jī)質(zhì)的流失和穩(wěn)定,從而縮短了食物垃圾堆肥的時(shí)間,減輕了其對(duì)環(huán)境的危害。在堆肥中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的蛭石,能有效減少氮流失,降低氨的排放量和電導(dǎo)率值,而且蛭石還能與銨離子結(jié)合,加強(qiáng)對(duì)食品廢物堆肥中氮的保存。
準(zhǔn)東煤田是世界上最大的煤田,但其堿土金屬元素含量較高,因此,煤炭將導(dǎo)致嚴(yán)重的灰分沉積,腐蝕換熱器表面。Yang等研究發(fā)現(xiàn),在粉煤灰中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的蛭石對(duì)灰分沉積的形成、生長(zhǎng)過(guò)程及換熱器腐蝕具有明顯的抑制作用。原因如下:蛭石與粉煤灰反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高熔點(diǎn)的礦物,從而減小了灰渣的粒徑;蛭石經(jīng)熱處理后會(huì)膨脹和卷曲,抑制了灰渣顆粒的團(tuán)聚;蛭石受熱后吸附能力增強(qiáng),可有效吸收煙氣中的SO2,從而抑制了Na2SO4的形成,抑制了換熱器中金屬的腐蝕。周上坤等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)蛭石添加量達(dá)4%(時(shí),煤渣就會(huì)變得疏松,孔隙發(fā)達(dá)且質(zhì)地也會(huì)變脆,極易通過(guò)吹灰去除。
4、蛭石在大氣治理方面的應(yīng)用
目前,利用石灰石等鈣基材料作為CO2吸收劑,通過(guò)循環(huán)煅燒/碳酸化的方法來(lái)回收CO2,可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?;⒔?jīng)濟(jì)、高效地捕集分離CO2,但隨著循環(huán)次數(shù)的增加,鈣基吸收劑容易發(fā)生燒結(jié),其碳酸化率也會(huì)迅速發(fā)生衰減。孟晶晶等使用蛭石作為添加劑對(duì)石灰石類鈣基材料進(jìn)行改性。結(jié)果表明,將具有天然層狀結(jié)構(gòu)和耐高溫性質(zhì)的蛭石包裹在石灰石表面,阻止了石灰石顆粒間的接觸,有效避免了燒結(jié)現(xiàn)象,從而提高了碳酸化率和對(duì)CO2的捕集效率。
硅酸鋰(Li4SiO4)是一種應(yīng)用前景廣闊的高溫CO2吸附劑,但在相對(duì)較低的CO2濃度下其循環(huán)穩(wěn)定性差,CO2吸收量低。為了提高Li4SiO4的穩(wěn)定性,Zhang等以蛭石/MCM-41雜化物為原料,合成了層狀(蛭石/MCM-41)-Li4SiO4復(fù)合材料,在不同CO2濃度下,制備的復(fù)合材料具有更好的CO2捕獲性能以及受CO2濃度影響小、CO2捕獲動(dòng)力學(xué)速度快、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),且經(jīng)過(guò)20次吸附-解吸循環(huán)后,3層(蛭石-MCM-41)-Li4SiO4復(fù)合材料的CO2吸附量?jī)H下降1.4%。
資料來(lái)源:《駱鳳,張義,劉云利,等.黏土礦物蛭石在環(huán)保領(lǐng)域的研究與應(yīng)用[J].化工新型材料,2020,48(12):39-42》,由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處!
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