粘土矿物对磷的吸附性能及其在水体净化中的应用
黏土矿物对有机物吸附的有关性质研究
黏土矿物对有机物吸附的有关性质研究黏土矿物是一种普遍存在于自然界中的矿物，其中包含的微观孔隙结构和表面化学性质使其在环境科学研究中备受关注。
有机物质是指一类含有碳元素的化合物，包括了自然界和人工合成的大量化合物。
黏土矿物和有机物之间的相互作用，既可以影响有机物质的性质，也可以影响矿物质的性质。
因此，对于黏土矿物对有机物吸附的有关性质的研究具有重要的理论和应用价值。
一、黏土矿物的孔隙结构和表面化学性质黏土矿物是由层状硅酸盐矿物组成的一类矿物，包括了蒙脱石、伊利石、高岭石等多种类型。
它们的晶格结构中含有SiO4和AlO4四面体，这些结构单元在层状组合成矿物粒子，粒子之间的层间距和结构所形成的微孔即为黏土矿物的主要孔隙结构。
此外，黏土矿物的表面呈现出特殊的亲水性和电荷性质，使其与其他物质发生相互作用。
二、有机物质的化学性质有机物是指化学中含有碳元素的化合物，具有复杂的结构和化学性质。
在自然界中，有机物质主要来源于生物活动，包括植物、动物和微生物等。
人工合成的有机物质也可以分为许多类别，如石油化学产品、化学试剂和药物等。
有机物质在环境中具有重要的作用，如作为能量和营养来源、控制大气和水体污染、促进农田生产等。
三、黏土矿物和有机物质的相互作用黏土矿物与有机物质之间的相互作用可以发生在矿物表面、层间空隙和粒径内部的孔隙。
其中，表面作用主要表现为静电作用、氢键作用和范德华力等。
层间空隙的化学性质和电性会随层间离子的类型和电量质量比等因素的变化而变化，因此层间空隙也是黏土矿物和有机物质相互作用的重要场所。
此外，矿物的晶体结构还对吸附而来的有机物质起到了一定的约束作用。
四、黏土矿物对有机物吸附的影响因素在黏土矿物对有机物质吸附的过程中，影响因素主要包括了矿物的化学性质、结构特性和有机物质本身的化学性质。
其中，矿物的化学性质和结构特性包括了层间离子类型、离子交换容量、比表面积、微孔结构等方面，而有机物质的化学性质则包括了分子量、功能基团、水溶性、极性等因素。
不同改性黏土矿物吸附净化磷污染水体的性能比较
（a）模拟Ⅴ类水，P 0.4 mg L-1
（b）模拟劣Ⅴ类水，P 1.0 mg L-1
(a) In water quality of order Ⅴ, with P 0.4 mg L-1
(b) In water quality of less than order Ⅴ, with P 1.0 mg L-1
模拟Ⅴ类水和劣Ⅴ类水总磷浓度标准[21]，称取磷 酸二氢钾（分析纯）配制 P 0.4 mg L-1 和 P 1.0 mg L-1 的磷标准溶液。准确称取上述试验材料 0.5 g 于 150 ml 三角瓶中，添加 50 ml 模拟磷污染溶液，重复 4 次， 恒温（200 r min-1，(25±1)℃）震荡 1 h，静置 23 h，4 500 r min-1 离心 8 min，过 0.22 μm 滤膜，钼蓝比色法 [21]测定滤液的磷浓度。 1.4 数据处理
近年来，随着人类活动程度的不断加剧和活动范 自江苏苏州。上述材料经 70℃烘干，过 100 目筛，依次
围的逐渐扩大，水体富营养化问题变得越来越严重。 编 号 为 AP、BN、KL。 X- 射 线 衍 射 分 析（X- ray
粘土矿物的结构及其对环境污染物的吸附行为
粘土矿物的结构及其对环境污染物的吸附行为粘土矿物是一种重要的地质资源，广泛存在于自然环境之中。
它们结构稳定，比表面积大，拥有优秀的吸附性能，因此在环境治理和废水处理等领域有广泛的应用。
一、粘土矿物的结构粘土矿物的结构单位是孪生层，孪生层由硅氧四面体和氢氧八面体构成。
硅氧四面体为一氧化硅与三氧化硅组成的六角形结构，氢氧八面体为氢氧化铝二面体结构。
这两种元素交替排列，形成一个双层板状结构，内层氢氧八面体的底面朝着粘土矿物表面，两层之间由阴离子静电作用结合。
粘土矿物的种类有很多，常见的有蒙脱石和伊利石。
蒙脱石表面带有负电荷，因此能够吸附阳离子和中性分子，如氨气、甲烷、氢气等。
伊利石也有负电荷，但吸附的是主要是某些有机物和阴离子物质。
粘土矿物的层数和吸附性质都与晶体结构密切相关。
二、粘土矿物的吸附特性粘土矿物的吸附特性是由其表面化学性质和孔道结构决定的，因此不同的粘土矿物对不同的污染物有不同的吸附表现。
例如，对于有机物质，表面上的静电作用和氢键作用是吸附的主要原因。
粘土矿物表面上的负电荷会吸引阳离子或带正电的有机物，因此吸附基本上是键合作用。
粘土矿物对重金属污染物的吸附作用因金属离子的性质而异。
通常来说，单一金属离子被粘土矿物吸附的速率十分快，半衰期数秒至几分钟之间，而对于两种或以上的金属离子来说，吸附的速率远慢于单一金属离子。
三、粘土矿物在环境治理中的应用粘土矿物广泛应用于环境治理和废水处理等领域。
例如，可将粘土矿物作为一种吸附剂来去除废水中的污染物，如铅、镉、砷、铬等重金属，或有机污染物如苯、甲苯、乙苯、二甲苯等。
此外，由于粘土矿物吸附能力优异，因此常用于土壤修复。
土壤中的污染物对植物生长的影响很大，而粘土矿物的吸附能力可以将污染物从土壤中移除，从而改善土地生态环境。
四、结语总的来说，粘土矿物的结构特殊，吸附特性优秀，因此在环境治理和废水处理等方面有广泛的应用前景。
尽管粘土矿物的种类较多，但其解决污染问题的吸附机制本质上是类似的。
黏土矿物在土壤改良中的应用分析
黏土矿物在土壤改良中的应用分析【摘要】黏土矿物在土壤改良中起着重要作用。
本文从黏土矿物的特性及影响因素入手，探讨其在土壤结构改良、土壤肥力影响、土壤保护和环境修复中的作用。
通过分析黏土矿物的多功能性，揭示了其在土壤改良中的潜力。
结论部分展望未来黏土矿物在土壤改良领域的前景，指出其在环境修复与可持续农业发展中的重要性。
综合各方面因素，可以看出黏土矿物在土壤改良中具有广阔的应用前景，为促进土壤生态系统的平衡和可持续发展提供了有效的手段。
【关键词】黏土矿物、土壤改良、特性、土壤结构、土壤肥力、土壤保护、环境修复、潜力、前景展望。
1. 引言1.1 黏土矿物在土壤改良中的应用分析黏土矿物在土壤改良中起着至关重要的作用。
黏土矿物是土壤中的重要成分之一，其特性和作用对土壤的结构、肥力、保护和修复等方面都有着重要影响。
黏土矿物的特性主要包括粒径细小、表面积大、吸附能力强、交换性能活跃等。
这些特性使得黏土矿物能够有效改善土壤结构，增加土壤的稳定性和通透性，减少土壤中的孔隙度，从而改善土壤的保水保肥性能。
黏土矿物还对土壤中的微生物、有机质、养分等起着重要的调节作用，影响土壤的肥力。
黏土矿物在土壤保护和修复中也发挥着关键作用。
黏土矿物可以吸附和固定土壤中的有害物质，防止其对土壤和水体造成污染。
在土壤修复中，黏土矿物可以起到保护土壤、促进植被生长的作用，帮助土壤恢复成为健康的生态系统。
黏土矿物在土壤改良中具有巨大的潜力，可以帮助提高土壤的质量和肥力，保护土壤资源，修复受损土地，为可持续农业和生态环境提供支持。
未来，随着人们对土壤资源保护和生态环境恢复的重视，黏土矿物在土壤改良中的应用前景将会更加广阔。
2. 正文2.1 黏土矿物的特性及影响因素黏土矿物是土壤中的重要成分，其特性和影响因素对土壤的改良起着至关重要的作用。
黏土矿物主要包括膨润土、粘土、伊利石等，具有以下特性：1. 物理性质：黏土矿物具有很强的吸附能力和交换能力，能够吸附和释放水分、养分和有害物质。
粘土矿物的重要性与应用
粘土矿物的重要性与应用粘土矿物是一类具有层状结构的矿物，由于其分散性好、化学活性强、吸附性能优异，被广泛应用于工业、农业、环境、生物等领域。
1、工业领域粘土矿物在工业领域的应用主要包括陶瓷、建筑材料、塑料、纺织、造纸、沥青、涂料等多个方面。
陶瓷领域：粘土矿物是陶瓷的基本原料之一，具有很强的塑性和可塑性，可以制作出瓷器、卫浴、陶艺品等。
建筑材料领域：粘土矿物作为建筑材料的主要原料之一，它可以制作砖、瓦等建筑材料，同时还可以用于墙体装饰、地板材料等。
塑料领域：粘土矿物是高分子材料增强剂的重要组成部分，能够提高塑料的强度和硬度，使其更加耐用。
纺织领域：粘土矿物可以作为纺织品的染整剂，能够增加面料的柔软性和吸湿性，使得衣服更加舒适。
造纸领域：粘土矿物可以作为造纸原料，通过其良好的分散性和吸附性能，可以减少纸浆中的杂质，提高纸张的质量。
涂料领域：粘土矿物在涂料中作为填料或稠化剂，可以增强涂料的附着力和耐候性，提高涂料的遮盖力，同时还可以防火、防腐蚀。
2、农业领域粘土矿物在农业领域的应用主要包括土壤改良、水源、饲料添加剂等方面。
土壤改良：粘土矿物具有良好的吸水性和保水性，能够增加土壤的肥力和抗旱能力，促进作物的生长。
水源：粘土矿物可以作为净水剂，通过其强大的吸附性能，吸附水质中的有害物质，净化水源。
饲料添加剂：粘土矿物可以增加动物的食欲，促进动物的生长，同时还可以抗病毒，提高动物的免疫力。
3、环境领域粘土矿物在环境领域的应用主要包括环境污染治理、废水处理、工业废气处理等方面。
环境污染治理：粘土矿物可以作为吸附剂，吸附空气或水中的有害物质。
例如，在某些国家，由于环境污染严重，人们采用一种名为“土壤铺盖法”的方式，通过利用粘土矿物吸附有害物质，来治理污染。
废水处理：粘土矿物可以作为废水处理的原材料，通过其吸附性能可以去除水中的废物，提高水质。
工业废气处理：粘土矿物可以吸附和分解工业废气中的有害物质，净化大气，改善环境。
环境保护中粘土矿物的应用
环境保护中粘土矿物的应用[文档副标题][日期]环境保护中粘土矿物的应用摘要：无机非金属环境矿物材料基于其不同的性能广泛用于空气污染处理、废水处理和固体废弃物处理的环境治理，并在节能保温材料方面、在降噪隔声方面、在无形磁波污染控制方面、在自然灾害防治方面、在太阳能材料应用方面、在传动系统减震方面、在新型抗菌材料方面、在人体健康材料方面等都将起到重要作用。
1.粘土矿物材料的研究现状人类社会的发展史就是人们利用矿物材料的文明史。
随着科学技术的发展和工业化程度的不断提高，许多金属材料的性能已不能适应高强、高速、高温、轻质、绝缘、耐腐蚀等方面的要求，因而非金属矿物材料的发展十分迅速，如美国汽车工业中轿车钢铁构件已由占81%降为61%，采用由非金属材料制成的构件大大减轻了车重，节约了钢材；发达国家一些原来从事钢铁、造船等行业的研究已转向新型材料及新型陶瓷的研究。
同时，伴随着矿物材料的深加工技术的发展，矿物材料的利用价值和应用领域不断提高，如散装膨润土30美元/吨，而有机膨润土2400-3600美元/吨；重晶石散装未碎者40美元/吨，而药物级达2560美元/吨；石墨原矿500美元/吨，石墨密封材料7000美元/吨，而石墨乳10000美元/吨。
近年来无机非金属矿物材料在环境保护中的应用不断加强，使矿物材料成为治理、修复环境污染的环境材料。
新型材料是发展高新技术产业的重要支柱之一,随着材料结构向多元化、功能化、智能化发展,矿物材料已成为现代材料科学的重要组成部份。
传统的或一般的矿物材料的应用是直接利用矿物(包括部分岩石)本身所具有的物理化学性质和工艺特性,而且只作为单一性能或低性能的一般材料来应用。
如陶瓷矿物材料、建筑矿物材料、化工矿物材料和冶金辅助矿物材料等,这种传统的矿物材料都是低值材料或产品,并由于其本身性能的局限性或未得以强化增强,因而在诸多领域的应用受到限制。
随着科学技术的发展,矿物材料正在向轻型、高纯、精细和复合方向发展,具有特殊功能的矿物材料已成为新型材料和应用技术研究开发的主流。
粘土矿物去除废水中磷的效应与机理
中 图分 类 号 ：Ｘ ２ ５
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： ｌ ７ — ０ ｌ （ ０ ７ ０ — ０ ４ 一Ｏ ６ ３ ３ ３ ２ ０ ） ６ ｌ８ ５
磷 是 构 成 生 物 体 的 一 种重 要 化 学 元 素 ． 时也 是许 多 化 同 学合 成剂 重 要 组 成 部 分 。在 生 产 或 使 用 过 程 中大 量 的 排 入 环境 ， 引起 了水 体 富 营 养 化 ， 成 了水 体 环 境 的 污 染 。因 此 ， 造 采取 措 施 控 制 排 入 水 体 中磷 已 经 成 为 了 工 业 为 水 处 理 的一 项 重 要 的 任 务 。传 统 的 除磷 方法 主 要 是 化 学 沉 淀 法 ， 是在 它
物具有重要的现实意义。
１ 天 然 粘 土 矿 物 除 磷
１ １ 粘 土 矿 物 物 质 组 成 和 结 构 ．
粘 土 矿 物 是具 有 无 序 过 渡 结 构 的 微 粒 质 点 含 水 层 状 硅
凹 凸 棒 石 属 于 含水 富 镁 硅 酸 盐 粘 土 矿 物 ， 于非 典 型 的 属 ２：１ 结 构 。它 没 有 连 续 的 八 面 体 片 ， 硅 氧 四 面 体 虽 然 型 其 连 片 ， 四面 体 片 顶 端 氧 不 在 同 一 边 ， 隔 ４ 四面 体 颠 倒 但 每 个
为氢 键 紧密 连 接 ， 间 没 有 水 分 子 和 阳 离 子 ， 些 结 构 特 点 层 这
决 定 了高 岭 石 的 物 理 化 学性 质 。 蒙 脱 石 属 于 二八 面 体 蒙 皂 石 类 的 ２：１ 膨 胀 性 矿 物 ， 型 其 电荷 产 生 来 自八 面 体 片 中 Ｍｇ一对 ａ” 的 同 晶 置换 。蛭 石 。 ｌ 也 属 于 ２：１ 膨 胀 性 矿 物 ， 层 电 荷 比云 母 低 ， 面体 片 中 型 其 八 的 Ｆ 氧 化 为 Ｆ ” 。层 间可 吸 水 膨 胀 ， ｅ ｅ 比表 面较 大 ， 以 内 均 表 面 为 主 ， 电荷 主 要 来 自 四面 体 片 中 Ａ ” 对 ｓ” 的 同 晶 其 ｌ ｉ 置 换 。伊 利 石 叉 称“ 云 母 ” 一 种 富 含 钾 的 硅 酸 盐 云 母 类 水 是 ２：１ 非 膨 胀 性 粘 土 矿 物 ， 独 有 的 特性 即 ： 钾 、 水 、 型 它 贫 富 弱
不同粘土矿物对磷污染水体的吸附净化性能比较
牛态 环 境 ２ ０ ， ７３： １—１ ０ ８ １（）９ ４９ ７
Ｅｃ ｌ ｇ ｎ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎｖ ｒ ｎｌ ｎｔ ｉｏ ｎｅ
ｈ ｐ／ ｗｗ ｅ ｓｉ Ｏ Ｉ ｔ ：ｗ ． ｅｃ． Ｉ ｔ ／ ｊ ＣＹ
Ｅｍ ｉ ｅ ｉ ｒ ｅｓｉＯｎ — ａｌ ｄｔ ＠ｊｅｃＣ Ｉ ： ｏ ．
供试 粘 土矿物共 有４ 种合 ８ 个样 品 ，包括 凹凸棒
石 粘土 、高岭 土 、膨润 土和蛭 石 ，矿 物产地 与组成 见表 １ ，其 中矿 物组 成采用ｘ． 线衍射 （ ／ ｘｒ 射 Ｄｍａ．Ｂ Ｘ Ｄ仪 ，Ｃ 靶 ，４ Ｖ，８ Ｒ ｕ ０ｋ ０ ｍＡ，扫捕 速度 为４ （ ）・ ｎ 分 析 。粘 土矿物 经７ 。 ｍｉ。） Ｏ℃烘 干 ，过 １０ ０目 筛 备用 。另取 中国林 科 院林 产化 Ｔ研 究所江 苏溧 阳 市 活 性 炭 联 合 丁 ｒ‘ 产 的 活 性 炭 作 为 参 比 材 料 生
近年来 ，随着 人类活 动 的不 断增 强 ，水体 的氮 磷污 染 ¨益 严重 。大量富 含氮磷 的生 活污水 、Ｔ业 废 水 以 及施 用 农 药 、化 肥 的农 田径 流进 入 江 河 湖 海 ，均 会 造成水 体 的富营 养化 Ｉ。氮磷 均 是水生 生 Ｊ Ｊ 物 的重 要 营养 物质 ，研 究表 明磷是 水体 富营养 化 的 关键冈－ 引 子Ｉ 。因此 ，有效降低排放废水中磷的含量 已成 为防治水 体 富营养化 的重要 途径 。目前 闻内外 常用 的废水 治理方 法有吸 附法 、沉淀法 、生物法 、 混凝法 及离子 交换法 等 ，其 中吸附 法具有 处理效 果 好 、占地 面积小 、１ 艺 简单 、操作 方便等 优点 ，在 磷 污染 水体 的净化处 理 中备受关 注 【 Ｊ 究发 现 ， ３ 。研 粘 土 矿 物 是 自然界 中广 泛 分 布 的一 类 非 金 属 矿 藏 资源 ，具 有 比表面积 大 、孔 隙 多和极性 强等优 点 ， 特 殊 的 胶 体性 能 和 晶体 结构 又使 其 具 备 优 良的 表 面 吸附性 能和离 子交 换性 能 ；正 是 因为具有 这些 优 异 的性能 ，粘 土矿 物已逐 渐成 为新 高效 吸附材 料 开 发的热 点Ｉ Ｊ可在 污染 土壤修 复及水 环境 治理 领 ６， 域 发挥 独特 的作 用【 川 ９ 。例 如 ，高岭 石 与蒙脱 石 不 。 仅储 量丰 富 、来 源广泛 、成奉低 廉 ，而 日具 有 比表 ． 面积 大 、吸 附性能佳 等特 点 ，水体 净化 功能 与活性 炭相 当甚 至更好 …Ｊ 用前 景看 好 。然而 ，当前有 ，应 关研究 往往 局限 于模拟磷 质量 浓度 非常高 （ ５～１０ ５ ｍｇ ）的污染 水体 【 引，而 实 际废水 中磷 的质量 ・ 浓 度一 般 在０１ ． ｍｇＬ 左 右 【 Ｊ ． ～１ － ０ Ｊ 。因此 ，针 对
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干方群等 :粘土矿物对磷的吸附性能及其在水体净化中的应用
2007年 10月
泛的应用 。由于具有优越的表面性能和特殊的电化 较多 ,其中改性的方法 、机理 、工艺及条件是人们关注
膨胀 - 收缩性能 、可塑性能以及离子交换性能等 ,在 体组合而成 ,这类矿物常存在同晶置换 ,一般带有永
污染治理与水环境修复中可以发挥独特的作用 ,例如 久负电荷 ,阳离子交换容量较高 ,常见的有蒙脱石 、纤
在水体磷素净化方面 ,已经开展了利用天然的或改性 的粘土矿物作为新型吸附材料的研究 [ 11～17 ] 。目前国
硅酸盐粘土矿物中除海泡石 、坡缕石等少数为层链状 及助剂 ,并使其与酸在低温下处理活化 ,蒙脱石则由
外 ,其他均为层状结构 ,其层间包含可交换的无机阳 原来的集合体分散成单晶体 ,层间结构发生改变 ,比
离子 ,且有一部分氧原子价露在晶体表面 ,这种特有 表面积增大 ,吸附性能也随之提高 [ 32 ] 。
维棒石 、蛭石 、累托石 、伊利石 、云母 、绿泥石等 ,目前 用于富营养化水体净化处理的粘土矿物材料主要包
内外应用于环境治理方面的粘土矿物主要是各种类 括前面 4种 ; 1∶1型矿物的单元晶层是一片硅氧四面
型的硅酸盐矿物 ,如蒙脱石 、凹凸棒石 、海泡石 、蛭石 、 体片和一片铝 (镁 )氧 (氢氧 )八面体组合而成 ,这类
摘 要 :磷是引起水体富营养化的主要元素 ,由于粘土矿物具有良好的吸附性能 ,尤其是改性后的粘土矿物吸附效果 更为显著 ,利用粘土矿物对磷污染水体进行治理 ,愈来愈受到人们的关注 ,为此就粘土矿物对水体中磷的吸附性能研 究进展以及粘土矿物在含磷水体处理中的应用前景进行了归纳 、分析和介绍 。 关键词 :粘土矿物 ;改性 ;吸附 ;磷 ;水体净化 中图分类号 : X52 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 - 2043 (2007)增刊 - 0447 - 07
重之中 。研究表明 ,氮磷等营养成分的富集是导致水 体富营养化的根本原因 ,其中磷是制约许多藻类生长 的根本性因素 [ 4 ] 。因此 ,如何有效控制并设法去除水 体中的磷日益显得重要 。目前国内外常用的污水除 磷方法主要有吸附法 、沉淀法 、生物法 、混凝法及离子 交换法等 ,其中沉淀法与生物法等均存在产生沉淀物 或生物污泥等二次污染问题 ,而吸附法不仅可以克服 这类问题 ,且具有处理效果好 、占地面积小 、工艺简 单 、操 作 方 便 等 优 点 , 在 含 磷 废 水 处 理 中 备 受 关 注 [ 5～7 ] 。在吸附法处理污水的应用研究中 ,寻找新的 高效吸附剂是开发除磷新工艺的关键 [ 8、9 ] 。 粘土矿物是一类重要的非金属矿藏资源 ,也是各 类土壤和沉积物的主要成分 ,在自然界中分布广泛 、 种类繁多 、储量丰富 ,在很多生产实践领域已有着广
景作一介绍 。
养化水体净化处理研究的粘土矿物材料 。综合以上
1 粘土矿物对水体磷的吸附性能
特点 ,以下就一些代表性硅酸盐粘土矿物在富营养化 水体中的应用研究状况逐一进行介绍 。
自然界中粘土矿物的种类很多 [ 19 ] ,在化学成分 上变化范围也很宽 ,可以是铝 、镁的含水硅酸盐 ,也可 以是非硅酸盐 ;可以是结晶质的 ,也可以是非结晶质 的 [ 20 ] 。天然产出的粘土矿物主要包括晶质层状硅酸
视 [ 22 ] 。研究发现 ,膨润土 、凹凸棒石和蛭石等硅酸盐 粘土矿物均可吸附水体中的磷酸根离子 [ 15～17 ] 。但
土对含磷废水具有较好的去磷效果 ,酸改性后的膨润 土对磷的去除率有较大提高 [ 23 ] ,而镁 、铝等活化处理
是 ,自然条件下的天然粘土矿物往往存在一些缺陷 , 后的吸附剂对溶液中磷的吸附能力显著优于天然膨
Adsorption of Phosphorus on C lay M inera ls and Its Applica tion in W a ter D econ tam ina tion
GAN Fang - qun1, 3 , ZHOU J ian - m in1 , WANG Huo - yan1 , DONG Yuan - hua1, 2 , L IU Yun1, 2 (1. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2. Joint Open Laboratory of Soil and the Environment, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences and Hongkong Bap tist University, Nanjing 210008, China; 3. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: Phosphorus is recognized as an essential element in water eutrophication. In recent years, clay m inerals, especially those modified clays, have been used in decontam inating phosphorus - contam inated water, because of their excellent adsorp tive caracters. In the p resent paper, a summary concerning adsorp tion of phosphorus on clay m inerals and their app lication in water decontam inating is outlined. Keywords: clay m inerals; modified clays; adsorp tion; phosphorus; water decontam ination
收稿日期 : 2007 - 04 - 14 基金项目 :江苏省科技厅科技攻关和自然科学基金项目 (BE2006371,
B K2004168 ) 作者简介 :干方群 (1984—) ,女 ,安徽巢湖人 ,博士研究生 ,主要从事水
体环境污染与控制研究 。 E - mail: fqgan@ issas. ac. cn 通讯作者 :周健民 E - mail: jmzhou@ issas. ac. cn
用范围的不断扩大 ,国内外近年来也已开展了利用膨 润土处理废水的各类研究 [ 29～31 ] ,特别是应用于富营
(镁 )氧 (氢氧 )八面体 ,硅氧四面体以其底部的 3 个 养化水体净化处理的研究更是受到人们的格外关注 。
氧 ,分别与其相邻的 3个四面体以共角顶氧的方式相 蒙脱石在水介质中分散后 ,一部分在表面双电层作用
物和氢氧化物 ,组分不定的凝胶类硅酸盐等 [21 ] 。依 层状结构以及结构中元素的类型与分布共同决定了
据矿物结构 ,分硅酸盐和非硅酸盐两大类介绍粘土矿 膨润土优良的物理化学性质 ,包括吸水性 、吸附性 、催
物对水体磷的吸附性能以及研究应用现状 。
化活性和阳离子交换性等 。随着膨润土在各行业使
1. 1 硅酸盐粘土矿物 硅酸盐矿物的基本结构单元是硅氧四面体和铝
第 26卷增刊
农 业 环 境 科 学 学 报
449
开 [ 24 ]探讨了 A l3 +改性膨润土 (含 1. 0% A l3 + )处理含 2∶1型结构 ,内部多孔道 ,内外表面发达 ,但它们没有
磷废水的性能 ,发现 5 g·L - 1的膨润土用量在最佳处 连续的八面体片 ,与典型的 2∶1型结构不同 ,它的主
高岭石等 [18 ] ,以及其他一些非硅酸盐粘土矿物 。本 矿物很少存在同晶置换 ,所以永久电荷极少 ,阳离子
文就国内外有关粘土矿物对水体磷吸附性能方面的 交换容量很低 ,包括高岭族和蛇纹石族 ,其中高岭石
研究进展以及粘土矿物在含磷水体处理中的应用前 是最为典型的 1 ∶1 型粘土矿物 ,也是已经用于富营
连 ,形成硅氧四面体片 ,相邻的两个铝 (镁 )氧 (氢氧 ) 下开始分离 ,另一部分则因可交换性 Ca2 + 、M g2 +的存
八面体通过共棱边的两个 OH 相连形成八面体片 ,四 在而成集合体团聚态 ,所以使用未经处理的膨润土处
面体片与八面体片的结合可以是 2∶1型或 1∶1型 。 理废水的效果欠佳 。若向蒙脱石中加入含铝物质以
分子结构及不规则的晶体缺陷 ,使其对水体中的污染 关晓彤 [7 ]使用未经处理的膨润土吸附水体中的
物具有良好的吸附性能 ,而关于这种性能的研究和应 磷 ,结果发现磷的去除率可达 85% ,其中 pH 值对处
用在环境污染防治中已受到日益广泛的关注和重 理效果影响比较显著 。研究表明 ,活化改性后的膨润
学性质 ,粘土矿物近年来在环境保护领域和污染物净 的焦点 [28 ] ,而常见的改性方法主要有热处理 、无机和
化处理中也得到了一定的应用 [ 10 ] 。粘土矿物的粒级 有机改性等 。
属于胶体范围 ,具有比表面积大 、孔隙多以及极性强 硅酸盐粘土矿物中 , 2 ∶1 型矿物的单元晶层由
等特征 ,同时具有较强的吸附性能 、脱水 - 复水性能 、 两片硅氧四面体片中间夹一片铝 (镁 )氧 (氢氧 )八面
随着人类活动程度的不断加大以及活动范围的 逐渐扩大 ,水体富营养化问题变得越来越严重 。水体 富营养化不仅严重破坏了水体的自然功能 ,也直接影 响着人类对水资源的开发与利用 [ 1 ] ,因而是目前一个 突出的环境污染问题 。据不完全统计 , 1999 年中国 主要湖泊中处于氮磷富营养化的占 56%之多 [ 2 ] 。而 到 2004年 ,周怀东等 [ 3 ]调查分析了全国水体总磷和 总氮的分布态势 ,结果发现水库与湖泊的营养盐水平 处于升高趋势 ,这意味着水体富营养化程度在不断加