新型复合膨润土

    

 新型复合膨润土

　　控制环境中成分复杂、种类繁多的有机污染物,急需开发新型多功能吸附材料,以满足节能减排的要求。膨润土的结构2功能可调,是制备多功能吸附材料的理想基体。自1949年Jordan等首次使用有机盐制得膨胀性、疏水性较强的有机膨润土以来,已成功开发多种新型膨润土吸附材料,如从长碳链有机膨润土到短碳链有机膨润土、从单一阳离子有机膨润土到双阳离子有机膨润土再到阴2阳离子膨润土和阳2非离子有机膨润土、从有机膨润土和无机膨润土到有机2无机复合膨润土、从单一功能改性膨润土到多功能复合膨润土。1990年Smith等首先比较研究了10种不同烷基链长的季铵盐有机阳离子改性制得的有机膨润土的吸附性能与作用机制。结果表明:用短碳链有机阳离子改性的有机膨润土对非极性有机物呈非线性吸附、强的溶质吸收、竞争吸附、吸附热较大,即为表面吸附作用(a2dsorption),适合低浓度有机废水的深度处理;而用较长碳链有机阳离子改性的有机膨润土对非极性有机物呈线性吸附、弱的溶质吸收、非竞争吸附、吸附热较小,即是有机物在有机膨润土长碳链疏水介质中分配作用(partition)的结果,适合于高浓度复杂有机废水的预处理,特别适合于去除废水中难溶的微量持久性有机污染物(如PAHs)。1991年Smith等首次用溴化十二烷基三甲基二铵合成了双阳离子头基有机膨润土;1995年Smith等首次用两种不同碳链长度的季铵盐有机阳离子合成了双阳离子有机膨润土,可有效吸附处理不同浓度的复杂有机废水。2000年以来我们首次合成了阴2阳离子有机膨润土、阳2非离子有机膨润土,发现对水中有机污染物有协同去除效应;近期，又用带芳环的苄基三甲基铵离子(BTMA+)改性低电荷密度(或减电荷)膨润土,同时利用硅氧烷表面的纳米吸附位点和层间有机阳离子的π2π芳环堆垛作用,有效去除废水中难以被常规吸附剂捕获的亲水性芳香类化合物。

　　有机2无机复合膨润土的制备及其应用研究起步较晚。1989年Faley首先利用有机2无机膨润土处理有机废水;1990年Srinivasan等用有机2无机黏土吸附工业废水中的苯并[a]芘(BaP)和氯酚类有机污染物;1991年Michot等用非离子表面活性剂改性膨润土制得有机2无机复合膨润土,研究其吸附氯酚的性能。但有关有机2无机复合膨润土的纳米结构2效应、吸附2混凝协同作用机理以及回收利用等方面的研究仍很少,制约其在环境污染控制与修复领域特别是废水、废气处理中的应用。虽然已见聚合羟基铁2有机复合膨润土和聚合羟基铝2有机复合膨润土同时吸附去除有机污染物和PO43-的报道,但相关研究仅限于少数几种阳离子表面活性剂和无机聚合离子改性的有机2无机复合膨润土。

　　有机膨润土虽然对有机物有良好的吸附性能,但结构功能较单一;为制备多功能有机膨润土,人们在制备有机膨润土的同时,将其他功能试剂引入到膨润土层间。如孙洪良等用CTMAB和EDTA共同改性制得的有机膨润土2EDTA复合体,用于同时去除废水中有机污染物和重金属离子;Xiong等在有机膨润土中引入了金属酞菁光敏剂,制得了具有吸附2光催化性能的复合膨润土,在将有机污染物矿化成无害物质的同时实现有机膨润土的绿色再生循环使用。胡六江等在有机膨润土上负载纳米铁颗粒,同时实现吸附2还原去除废水中硝基苯。这些新型复合膨润土拓展了其在有机污染控制与修复中的应用。为提高有机膨润土吸附处理废水的效率、简化工艺流程、降低处理成本,发明了有机膨润土合成2废水处理一体化工艺;为提高吸附材料的稳定性,合成了硅烷化有机膨润土。有关柱撑层状矿物复合催化材料已有综述。