黏土礦物由于廉價(jià)易得、礦物比表面積大、表面荷負(fù)電強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為吸附材料研究熱點(diǎn)，在處理低濃度的重金屬?gòu)U水時(shí)，黏土吸附劑由于成本低，具有一定的優(yōu)勢(shì)。
蒙脫石為層狀黏土礦物，具備良好的吸附性能，可以通過(guò)改性藥劑提升礦物層間域的吸附活性。
1、無(wú)機(jī)改性蒙脫石
無(wú)機(jī)改性蒙脫石的改性劑主要為多核金屬離子(keggin)的柱化劑，柱化劑與層間的平衡離子發(fā)生交換吸附而進(jìn)入層間，使得層間距增大，并形成微孔，增大蒙脫石的比表面積，從而提高對(duì)水體中污染物的吸附能力。
蒙脫石無(wú)機(jī)改性過(guò)程中，適當(dāng)?shù)卦黾铀峄蜢褵茉谝欢ǔ潭壬县S富表面微孔結(jié)構(gòu)，提高吸附容量。通過(guò)配置［OH－］/［Al3+］=2.4的聚羥基鋁溶液作為柱撐劑，制備Al13－蒙脫石，使得Na－蒙脫石的比表面積由18.64m2/g增加到192.5m2/g，酸化后能增加到196.4m2/g，并提高了對(duì)Cd2+的吸附能力。
無(wú)機(jī)改性柱化劑由單一金屬離子向多金屬離子復(fù)合，能優(yōu)化改性蒙脫石的吸附性能。配置Fe3+或Cr3+的羥基聚合物作為柱撐劑，制備了不同種類(lèi)的柱撐膨潤(rùn)土，對(duì)Cd2+的吸附能力與柱撐劑的種類(lèi)有關(guān)，其吸附能力為Fe－膨潤(rùn)土＞Cr-Fe膨潤(rùn)土＞Cr－膨潤(rùn)土，且最大能達(dá)到74.97mg/g。
Ce2+改性的柱撐膨潤(rùn)土能有效地增加對(duì)Cd2+的吸附，最佳吸附的pH值為8.0～10.0。在對(duì)Cd2+吸附過(guò)程中，pH增加可調(diào)節(jié)端面的可變電荷，使得表面負(fù)電荷，增強(qiáng)對(duì)Cd2+的靜電吸附，然而高pH下Cd2+易形成沉淀，反而會(huì)降低礦物表面對(duì)Cd2+吸附。
2、有機(jī)改性蒙脫石
有機(jī)改性藥劑包含陽(yáng)離子有機(jī)物、陰離子有機(jī)物、高分子化合物和多種有機(jī)物的復(fù)配等，有機(jī)改性藥劑具備豐富的活性高的官能團(tuán)，插入蒙脫石的層間，使得層間域增大和吸附活性位增多，提高了吸附性能。
?。?）有機(jī)陽(yáng)離子－蒙脫石
有機(jī)陽(yáng)離子－蒙脫石主要有烷基銨鹽、氨基硅烷等，有機(jī)陽(yáng)離子與蒙脫石間的平衡陽(yáng)離子發(fā)生離子交換反應(yīng)而進(jìn)入層間域，有機(jī)陽(yáng)離子與層間存在靜電作用，有機(jī)碳鏈與層間域表面存在疏水作用和氫鍵作用等。
通過(guò)插層等方式進(jìn)入層間，隨著藥劑負(fù)載量、鏈的長(zhǎng)度和數(shù)量的增加，蒙脫石層間域增大，促進(jìn)了改性蒙脫石的比表面積的擴(kuò)展和微孔的增多，并且劑的官能團(tuán)能固定重金屬離子，提
高吸附效果。十六烷基三甲基氯化銨－蒙脫石層間距由1.29nm增加到2.23nm，層間域的擴(kuò)大極大地增加了吸附比表面積，提高對(duì)Cd2+的吸附效果。
Na－蒙脫石層間插入氨基丙基三乙氧基硅烷或3－(2－氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，使得在層間域形成類(lèi)立方體結(jié)構(gòu)，且邊緣附帶氨基基團(tuán)，促使層間距由1.23nm增加到1.67nm，氨基基團(tuán)為吸附重金屬離子提供吸附位，Cd2+與氨基基團(tuán)形成單配體螯合物，從而從水體中去除Cd2+。結(jié)合不同藥劑間官能團(tuán)的協(xié)同作用，采用藥劑的復(fù)配，能提高吸附效果。
?。?）有機(jī)陰離子－蒙脫石
有機(jī)陰離子蒙脫石的改性較少，集中在烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽和硬質(zhì)酸鹽等。由于蒙脫石表面荷負(fù)電荷，陰離子有機(jī)藥劑受靜電排斥作用無(wú)法進(jìn)入層間，主要與礦物端面發(fā)生作用，但在酸性條件下，藥劑分子能進(jìn)入蒙脫石層間，增大層間域面積和吸附活性位。
十二烷基磺酸鈉改性的蒙脫石對(duì)Cd2+的吸附能力提高了15.5%，吸附機(jī)制主要是配位作用和離子交換。巰基－蒙脫石吸附廢水中的Cd2+，主要是通過(guò)巰基與Cd2+發(fā)生配位反應(yīng)而固定Cd2+。
?。?）高分子化合物－蒙脫石
蒙脫石的高分子化合物改性劑通常具備廉價(jià)易得的特點(diǎn)，如淀粉、殼聚糖和腐植酸等，通過(guò)在表面負(fù)載或插層與蒙脫石復(fù)合，能提高吸附比表面積和增加表面吸附位。通過(guò)淀粉改性蒙脫石，可以制備成粒徑為20μm的球狀顆粒，淀粉的極性基團(tuán)提供了化學(xué)吸附位，吸附Cd2+的最佳pH值為5，在90min達(dá)到吸附最大值。
殼聚糖－蒙脫石層間域的殼聚糖具有活性高的-NH2和-OH官能團(tuán)，與Cd2+發(fā)生螯合反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)從水中去除Cd2+。胡敏酸－蒙脫石主要與Cd2+發(fā)生離子交換吸附，Cd2+被表面的平衡離子Ca2+替換。
3、復(fù)合改性蒙脫石
（1）有機(jī)－無(wú)機(jī)復(fù)合改性
在無(wú)機(jī)柱撐蒙脫石的基礎(chǔ)上，對(duì)柱撐蒙脫石進(jìn)行有機(jī)改性，能提高有機(jī)改性劑的負(fù)載量，使得捕獲重金屬離子的官能團(tuán)增多，增加表面吸附位。
吳偉民以聚羥基鐵和十二烷基硫酸鈉作為改性劑對(duì)蒙脫石進(jìn)行改性，對(duì)比Fe－柱撐蒙脫石和蒙脫石，吸附Cd2+的效果和吸附材料的回收均得到增強(qiáng)。在聚羥基鋁溶液中加入聚乙烯醇作為柱撐劑，對(duì)蒙脫石進(jìn)行層間柱撐，然后在N2下進(jìn)行煅燒，獲得碳改性鋁柱撐蒙脫石，煅燒雖然使得柱撐劑損失而造成比表面積下降，但是碳微孔活性強(qiáng)，能增加對(duì)Cd2+的吸附。
?。?）功能組裝復(fù)合改性
蒙脫石的可塑性強(qiáng)，以蒙脫石為主要原料，復(fù)合其他功能性的材料制備有一定特性的微納米級(jí)顆粒吸附劑，能有效地處理重金屬?gòu)U水。通過(guò)氧化石墨烯負(fù)載有機(jī)改性蒙脫石制備的納米顆粒，用于吸附重金屬?gòu)U水，其中吸附單獨(dú)的Cd2+能達(dá)到144.31mg/g，在Pb2+、Cd2+和As5+的情況下，對(duì)Cd2+的吸附能達(dá)到70.1mg/g。
利用可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，將蒙脫石類(lèi)黏土制備長(zhǎng)為10cm、直徑為3cm的蜂窩結(jié)構(gòu)過(guò)濾器，可以完全凈化150mg/L的Cd2+廢水。
非磁性礦物吸附材料表面負(fù)載磁性氧化鐵微粒，可以讓吸附材料獲得磁性，在外加磁場(chǎng)環(huán)境下能加快固液分離，提高處理效率。Tokarcikova等比較了磁性FexOy負(fù)載前后蒙脫石吸附Cd2+的能力，發(fā)現(xiàn)礦物顆粒的負(fù)載并沒(méi)有影響對(duì)Cd2+等重金屬離子的吸附。通過(guò)共沉淀法制備的磁性蒙脫石，在濃度為7.2g/L、初始pH值為5.9時(shí)，吸附Cd2+達(dá)到最大，且在10min內(nèi)吸附平衡，吸附材料與Cd2+間主要存在靜電吸附、離子交換吸附和螯合吸附作用。
蒙脫石與其他固體廢棄物結(jié)合制備吸附材料，不僅能變廢為寶，還能提高吸附性能。Chen等通過(guò)常壓干燥法制備廢紙－蒙脫石氣凝膠，并通過(guò)NaOH或H2O2對(duì)其進(jìn)行改性以吸附Cd2+，結(jié)果表明，NaOH改性的氣凝膠獲得最大的吸附能力為232.5mg/g。
Zhao等將Ti－蒙脫石與活性炭復(fù)合制備吸附材料，比表面積達(dá)到400.24m2/g，對(duì)Cd2+吸附的最佳pH值為6，在50℃的吸附環(huán)境下，對(duì)Cd2+吸附的容量為27.82mg/g，去除率達(dá)到92.76%。
為最大化地提高蒙脫石對(duì)Cd2+等重金屬的吸附性能，改性的研究由無(wú)機(jī)改性到有機(jī)改性，最后深入到復(fù)合改性，蒙脫石優(yōu)異的表面性質(zhì)，成為了復(fù)合改性的主要對(duì)象，不同材料的復(fù)合，極大地提高對(duì)Cd2+等重金屬離子的去除能力。
資料來(lái)源：《杜佳,劉軍龍,樊海,等.蒙脫石及其衍生物吸附水體中二價(jià)鎘的研究進(jìn)展[J].凈水技術(shù),2021,40(10):36-42》，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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