中國粉體網(wǎng)訊 膨潤土是以蒙脫石為主的含水黏土礦，蒙脫石因層間易發(fā)生不等價陽離子置換而產(chǎn)生永久性負電荷，并且具有較大的比表面積，使其具有較高的離子交換容量和較強的吸附能力，對重金屬陽離子具有理想的吸附處理效果，因而被廣泛應用于廢水處理。目前，常用于污水處理的膨潤土一般都經(jīng)過針對性的改性處理，通過改變膨潤土的表面性質和層間結構，以期增強其對水中污染物的選擇吸附能力及去除效率。
膨潤土的改性
膨潤土改性方法大致可分為物理改性和化學改性：物理改性也可稱為活化改性，包括高溫焙燒改性、微波活化改性、鹽/酸類活化改性等；化學改性包括無機改性、有機改性、有機-無機復合改性。
無機改性
主要是利用其離子交換性，將層間的金屬陽離子與聚合羥基金屬陽離子或無機高分子聚合物進行交換，來增大膨潤土的層間距，然后在一定的高溫條件下，改性劑會脫去羥基而形成金屬氧化物，在其層間形成柱撐結構，同時增大層間距與比表面積，提高其對污染物的吸附能力及去除率。
有機改性
膨潤土的有機改性同樣利用其離子交換性，使有機改性劑與層間陽離子進行交換，并通過化學鍵合力與膨潤土中Si-O或Al-O鍵進行結合，改變膨潤土層間或表面的性質，使其由原來的親水性轉變?yōu)榫哂惺杷缘挠袡C膨潤土，從而達到去除疏水性有機污染物的目的。
目前，膨潤土的各類活化與柱撐改性均可以改變其表面性質和層間結構，增強其對pH適用范圍、共存的無機離子等的耐受能力，增大膨潤土比表面積提高其吸附能力，提高其陽離子交換容量，大幅改善其對重金屬的吸附選擇性。但目前膨潤土及改性物使用大多以粉末狀為主，在水中具有高度懸浮性，吸附完成后不易沉淀，出現(xiàn)固液分離回收難題。近年來，磁性納米技術在環(huán)境修復領域中的應用受到廣泛的關注，這為當前日益嚴重的水中重金屬污染提供了新途徑，膨潤土磁性負載改性研究也取得了一定進展。
磁性載體技術
磁性載體技術將分散的具有強磁性物質均勻引入非磁性或著弱磁性的基體中以增強材料的磁化率，然后使用磁性分離技術將磁性復合體從作用體系中快速分離。磁性載體技術解決了一些傳統(tǒng)分離手段面臨的問題。并且具有以下特點：
（1）操作簡單、處理不受量的限制；
（2）可用在分離復雜多相系統(tǒng)中特定金屬元素；
（3）能處理低濃度的廢液；
（4）分離方便，且具有環(huán)保經(jīng)濟效益。
磁性材料按磁性又可分為抗磁性、順磁性、反鐵磁性、鐵磁性和亞鐵磁性。磁性膨潤土中的磁性材料主要是由FeO、Fe2O3、Fe3O4等鐵系氧化物組成。通過添加鐵鹽經(jīng)過相關技術手段，把膨潤土改性為具有磁性的水處理劑，不但保持了膨潤土的分散性、吸附性等特性，而且還增強了膨潤土的陽離子表面電荷、功能性、表面反應活性等。使該水處理劑具有巨大的表面積和高絮凝吸附活性的羥基鐵化合物和磁鐵礦的磁性。不僅可以提高廢水處理效率，在其處理廢水結束后，采用磁分離技術可方便、快速地從懸浮液中回收磁性膨潤土，進而再生并實現(xiàn)循環(huán)利用。因此，磁性膨潤土在水處理中大放光彩。
磁性膨潤土的制備
制備磁性納米粒子的基本原則是通過優(yōu)化制備條件最終得到具有納米級尺寸、分散度高的磁性粒子；其制備過程必須簡單易控、可重復，且不需經(jīng)過過濾、尺寸篩選、高速離心等過程。目前，磁性納米粒子的制備方法種類較多，如共沉淀、熱解、微乳液法、溶膠凝膠法、溶劑熱法等。其中共沉淀法是制備磁性膨潤土復合材料的最常用方法。
共沉淀法
該方法常常是把合適比例的Fe2+和Fe3+鹽攪拌混合后，設置合適的溫度、pH值和反應時間等工藝參數(shù)，選擇合適沉淀劑首先生成類似于Fe(OH)3的沉淀，接著形成四氧化三鐵液體，經(jīng)洗滌、烘干等過程制得四氧化三鐵。所用鹽的種類、Fe2+/Fe3+摩爾比、反應溫度、pH值和溶劑等條件會決定合成出的四氧化三鐵的尺寸、形狀和組成。
共沉淀法是研究最早和使用最多的磁性Fe3O4納米粒子的制備方法。制備工藝簡單，可以快速獲得大批量有效磁性的Fe3O4和γ-Fe2O3等磁性鐵氧化合物。
熱分解法
是指在高溫、高壓的密閉條件下，采用金屬前驅物（如金屬羰基化合物Fe(CO)5等）和金屬油酸鹽通過分解反應制備出單分散的Fe3O4磁性納米粒子。在制備過程中，通過調控制備工藝條件，可以獲得粒徑及形貌不同的磁性納米顆粒，在制備過程中添加表面活性劑對于粒子具有分散作用，能穩(wěn)定生成粒徑范圍較小磁性納米顆粒。其缺點在于合成條件苛刻，需要在高溫、高壓的密閉條件下進行；且制備過程中需加入大量高沸點有機溶劑，成本較高。
水熱法與溶劑熱合成法
水熱法制備四氧化三鐵通常是指以水作為溶劑，選擇合適的鐵源，在高溫高壓下，經(jīng)過反應、分離、洗滌和干燥等過程得到目標四氧化三鐵的方法。
溶劑熱合成方法的制備原理與水熱合成方法相同，只是所選擇的溶劑不是水，而是其他物質，在高溫密閉的容器中進行，具有特殊的氧化還原條件；通過溶液中FeCl3和乙二醇之間的還原反應及液固之間的相轉移過程，可以得到粒徑大小可控、晶體純度高、單分散性的磁性Fe3O4粒子，是理想的磁性Fe3O4顆粒制備方法。
磁性膨潤土的應用
經(jīng)過磁改性的膨潤土可以有效地作用于廢水處理體系中，通過在廢水中投加具有磁性膨潤土水處理劑，其攜帶的陽離子可與帶負電的污染物電性中和，壓縮雙電層厚度，同時懸浮細小顆粒具有的磁性也可促使微粒間的相互碰撞從而增強絮凝作用、吸附架橋和網(wǎng)捕能力。這表明了該磁性膨潤土既可以起到絮凝沉降作用，又相當于額外投加重力沉淀物，提高虛體密度，實現(xiàn)固液高速分離。這將有效地解決了傳統(tǒng)的吸附沉降工藝中處理構筑物占地面積大、藥劑成本高、處理效果較差等不足。而且還可與相應的磁分離設備結合高效回收、循環(huán)、利用，有效地降低了水處理劑的運行成本。磁性膨潤土將在處理含染料廢水、含有機污染物廢水、重金屬廢水、染料、含磷廢水以及核素污染處理等方面大放異彩。
參考文獻：
鄒成龍.磁性膨潤土材料制備及吸附重金屬離子與再生研究
胡立華.磁性膨潤土對重金屬的去除和再生性能的研究
章青芳.磁性膨潤土的制備及其在水處理中的應用研究
馬清亮.磁性膨潤土改性吸附材料的制備及其應用研究
李雙.磁性膨潤土制備及去除水中污染物的研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
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