雖然蒙脫土可利用自身特性對水中污染物進(jìn)行去除，但蒙脫土層間親水性的無機(jī)離子使其對水中有機(jī)污染物的選擇吸附性較差。
目前主要利用酸改性、表面改性和無機(jī)柱撐等手段提高蒙脫土對水中有機(jī)污染物的吸附能力，如酸處理蒙脫土有較大的比表面積和陽離子交換性能，常用于吸附陽離子型污染物；有機(jī)改性蒙脫土表面疏水，是疏水性有機(jī)物污染物良好的吸附材料；柱撐蒙脫土對無機(jī)污染物吸附性能良好。
但廢水中往往含有多種有毒有害物質(zhì)，單一改性蒙脫土在處理含多種污染物的廢水時存在對某一物質(zhì)吸附性能良好，而對其他有毒物質(zhì)吸附性能較差的問題，有研究表明多種改性手段并用可有效提高蒙脫土對水中污染物的去除能力并提升其重復(fù)利用能力。
無機(jī)鹽改性是通過蒙脫土（MMT）層間陽離子與一種或多種無機(jī)金屬水合陽離子進(jìn)行離子交換，水合陽離子平衡硅氧四面體上負(fù)電荷的同時，與層間溶劑共同作用使蒙脫土剝離分散為單晶片，提高M(jìn)MT對水中污染物的吸附能力。
但無機(jī)鹽改性蒙脫土僅對水中含氧陰離子表現(xiàn)出極大的親和性，對磷酸根離子等并沒有表現(xiàn)出特別強(qiáng)的吸附能力，而有機(jī)表面活性劑改性蒙脫土能大幅改善蒙脫土對重金屬的吸附選擇性，但會造成蒙脫土的孔隙結(jié)構(gòu)堵塞，使孔容和比表面積減小，不利于對污染物的吸附。
因此，研究者先用聚合金屬陽離子插層蒙脫土，經(jīng)煅燒后制成柱撐蒙脫土，再采用表面活性劑或硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行二次改性制備無機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性蒙脫土。
無機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性主要以表面活性劑或者有機(jī)硅烷作為有機(jī)改性劑，以聚合羥基金屬離子為無機(jī)柱撐劑，所得有機(jī)-無機(jī)復(fù)合改性蒙脫土同時含有有機(jī)和無機(jī)兩種類型的活性基團(tuán)，既有柱撐蒙脫土的機(jī)械構(gòu)架和穩(wěn)定作用，又有機(jī)蒙脫土的疏水作用，具有較大的孔容和比表面積，在對重金屬離子具有良好的吸附選擇性的同時，還可實(shí)現(xiàn)對有機(jī)污染物的協(xié)同吸附。
無機(jī)金屬水合陽離子首先與蒙脫土層間陽離子進(jìn)行離子交換，使蒙脫土剝離分散，后經(jīng)焙燒形成層間距較大的無機(jī)柱撐蒙脫土，有機(jī)表面活性劑隨之進(jìn)入蒙脫土層間形成無機(jī)-有機(jī)改性蒙脫土。
RATHNAYAKE等以Ca-MMT為原料制備了Al柱撐十八烷基三甲基溴化銨復(fù)合改性MMT，Cr6+和雙酚A吸附實(shí)驗(yàn)表明吸附過程中Cr6+與Al柱撐金屬聚陽離子和十八烷基三甲基銨鹽之間存在靜電作用，同時體系中存在FeO，可通過氧化還原反應(yīng)使Cr6+還原為低毒的Cr3+，同時Cr3+吸附于雙酚A表面從而降低對生命和環(huán)境的影響。
ZHU等采用烷基氯硅烷改性Al13柱撐蒙脫石，制備無機(jī)-有機(jī)復(fù)合黏土(SPILCs)。SPILCs具有比未改性蒙脫石更高的有機(jī)碳含量，并含有比單一表面活性劑改性有機(jī)蒙脫石更大的比表面積、更高的疏水性和優(yōu)良的孔結(jié)構(gòu)，且熱穩(wěn)定性更高。
QIN等采用三種有機(jī)硅烷對Al13插層/鋁柱撐蒙脫石進(jìn)行表面改性，XRD和FTIR表明硅烷主要嫁接于蒙脫土層間鋁柱表面。
ZHANG等采用羧甲基殼聚糖對鈉基蒙脫土進(jìn)行改性，分子模擬表明羧甲基纖維素分散于蒙脫土的層間和表面，且羧甲基纖維素與蒙脫土表面形成了氫鍵和范德華力，水溶液中Pb(Ⅱ)和剛果紅的吸附實(shí)驗(yàn)表明羧甲基殼聚糖改性鈉基蒙脫土比鈉基蒙脫土和羧甲基殼聚糖有更高的吸附容量，羧甲基殼聚糖改性鈉基蒙脫土對Pb(Ⅱ)和剛果紅的吸附容量分別可達(dá)87.95mg/g和81.77mg/g。
ZERMANE等制備了鐵表面活性劑改性鈉基蒙脫石(Fe-SMPM)，以不同pH下溶液中堿性黃28（BY28）和4-硝基苯酚（4-NP）的吸附去除情況對所制備材料的吸附性能進(jìn)行評價，結(jié)果表明隨著pH的升高，BY28和4-NP的吸附容量均增大，同時在二元體系中BY28可增強(qiáng)4-NP在改性蒙脫土上的吸附。
BOUBERKA等制備了十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)改性鉻插層膨潤土和鋁插層膨潤土，超醇黃4GL吸附實(shí)驗(yàn)表明CTAB改性鉻插層膨潤土比CTAB改性鋁插層膨潤土具有更好的吸附性能，兩者對超醇黃4GL的平衡吸附容量分別為142.85mg/g和128.20mg/g。THUE等以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）對鈉基蒙脫土進(jìn)行改性，表征結(jié)果表明APTES成功接枝于蒙脫土層間和表面且末端氨基（—NH2）的存在使蒙脫土的親水性能更強(qiáng)。水溶液中酸性紅1和酸性綠25的吸附實(shí)驗(yàn)表明，APTES接枝蒙脫土吸附性能優(yōu)異，對兩者的最大吸附量分別為364.1和397mg/g。
張靜等采用靜電紡絲結(jié)合溶液插層法制備了醋酸纖維素@殼聚糖改性鈉基蒙脫土（CA@CS-MMT）復(fù)合納米纖維，水溶液中Cr(Ⅲ)（50mg/L）的吸附實(shí)驗(yàn)表明，在25℃，pH為5.5±0.1時，CA@CSMMT（0.2g/L）對水中Cr(Ⅲ)具有良好的吸附性能，擬合最大吸附量可達(dá)144.93mg/g。
也有研究者在交聯(lián)殼聚糖存在下將Fe3O4和γ-Fe2O3負(fù)載于蒙脫土表面，提升蒙脫土基吸附劑的回收再利用能力。天然礦物表面帶負(fù)電荷，而磁性納米粒子（Fe3O4和γ-Fe2O3）在不同pH下呈現(xiàn)不同電荷，故磁性納米粒子（Fe3O4和γ-Fe2O3）改性蒙脫土在酸堿環(huán)境中對污染物具有和好的吸附能力，且易于從溶液中分離。
AGNÈSBÉE等制備了γ-Fe2O3-殼聚糖-蒙脫土復(fù)合材料，對亞甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn)表明在沒有蒙脫土存在下，γ-Fe2O3-殼聚糖對亞甲基藍(lán)的吸附能力在pH為8.5時達(dá)到最大，吸附容量可達(dá)82mg/g，此時吸附主要依靠γ-Fe2O3表面負(fù)電荷與亞甲基藍(lán)正電荷間的吸引力，隨著pH的降低，γ-Fe2O3表面正電荷增加，γ-Fe2O3與殼聚糖的正電荷與亞甲基藍(lán)的正電荷相互排斥，亞甲基藍(lán)的吸附率下降，而有蒙脫土存在下，蒙脫土表面的永久負(fù)電荷使γ-Fe2O3對陽離子染料亞甲基藍(lán)的吸附pH范圍擴(kuò)大，且對陰離子染料的甲基橙的吸附能力也大大增加。
COTTET等以FeCl3、FeSO4和蒙脫土制備了Fe3O4改性蒙脫土，F(xiàn)e3O4表面的正電荷和蒙脫土表面的負(fù)電荷間的靜電引力使Fe3O4均勻分散在蒙脫土表面，吸附實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)e3O4改性蒙脫土對溶液中的亞甲基藍(lán)有良好的吸附能力，最大吸附容量可達(dá)71.12mg/g。
湯睿等以天然膨潤土、FeCl3·6H2O、NH3·H2O、羧甲基纖維素（CMC）和殼聚糖（CS）制備了雙有機(jī)修飾的有機(jī)磁性膨潤土（MB-CC），表征結(jié)果表明，磁性Fe3O4納米粒子和羧甲基纖維素與殼聚糖形成的有機(jī)共聚膜成功固定于膨潤土；環(huán)丙沙星（CIP）和四環(huán)素（TC）的吸附實(shí)驗(yàn)表明，在pH為5、溫度為25℃時，MB-CC對CIP和TC的吸附容量分別為182mg/g和189mg/g，經(jīng)過5次循環(huán)，MB-CC對CIP和TC的去除率仍然保持在90%以上。
資料來源：《劉正江,郭沙沙,張?jiān)奇?等.復(fù)合改性蒙脫土在污水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].精細(xì)化工,2022,39(05):873-881+914》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
 |
