Page 20 - 《精细化工》2022年第5期

·874· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

效果较差，于是第三阶段的“物化深度处理”环节 门对复合改性蒙脱土进行综述分析的报道较少。
成为出水能否达到《污水综合排放标准》的关键。
常见的物化深度处理技术主要包括吸附技术、膜分
离技术和高级氧化技术等；但膜技术存在膜污染和
膜使用寿命较短及维护成本较高的问题；高级氧化技
术存在运行费用过高而无法形成产业规模的问题 [2-3] ；
相较于膜分离和高级氧化法，吸附法因可利用活性
炭、天然或改性生物炭和天然矿物等来源较为广泛
[4]
的材料对水中的污染物进行有效去除而备受关注 。
污染物的有效去除仅是其富集于吸附剂上，并未彻
底降解或转化为无害物质，现阶段多采用超声法、
微波法、电化学法、溶剂法和高级氧化法等对吸附
剂进行再生，以达到资源的重复利用 [5-6] 。在诸多吸附

剂中，天然矿物因储量丰富、吸附能力好、天然易得 [12]
和远低于其他吸附剂的价格而被广泛关注 [7-9] 。有研究 图 1 蒙脱土晶体结构
Fig. 1 Structure of montmorillonite [12]
表明，吸附有机物的蒙脱土可直接作为制备中孔吸
附材料的原料 [10-11] 。 基于此，本文综述近年来复合改性蒙脱土在污
蒙脱土（MMT）是一种含少量碱金属和碱土金 水处理中的研究进展，总结了多种复合改性蒙脱土
属的层状水铝硅酸盐天然矿物，其理论结构式为 的制备方法和吸附原理，并提出了改性蒙脱土今后
(Na,Ca) 0,3(Al,Mg) 2Si 4O 10(OH) 2•nH 2O，蒙脱土晶体结构 可能的研究方向，旨在为蒙脱土在污水处理中的高
如图 1 所示 [12] ，是由两层硅氧四面体[SiO 4 ]和夹在 效利用提供一定的理论参考。
其中间的一层铝氧八面体〔AlO 2 (OH) 4 〕所组成的典
型 2∶1 型层状硅酸盐。蒙脱土晶格间存在一定的异 1 复合改性蒙脱土的制备和应用
4+
价类质同象置换现象，硅氧四面体中的 Si 常被 Al 3+ 1.1 酸-有机改性蒙脱土
2+
2+
3+
置换，铝氧八面体中的 Al 可被 Mg 、Fe 等低价
酸改性蒙脱土多采用硫酸、盐酸、硝酸等强酸
阳离子置换，使得晶体层间产生多余的负电荷。为
与 MMT 混合进行改性。酸改性后，分布于蒙脱土
了保持表面的电中性，晶层间吸附了大半径的阳离 层间的金属氧化物或无机盐等杂质减少，孔结构疏
2+
+
+
2+
2+
子如 Na 、K 、Mg 、Ca 、Li ，这些阳离子以水
+
通，有利于吸附质分子的扩散；同时蒙脱土层间 K 、
合的状态出现，并且可以相互交换。以上结构特点
+
+
2+
2+
Na 、Ca 、Mg 等离子可与酸中的 H 发生离子交
使蒙脱土具有阳离子交换、亲水、分散、稳定和无 +
毒等特性，使其在污水处理领域被广泛利用 [13-14] 。 换转变为可溶性酸盐溶出，因 H 半径小于被置换离
子，故蒙脱土层间晶格裂开，层间距扩大，改性后
虽然蒙脱土可利用自身特性对水中污染物进行去除，
蒙脱土的比表面积和吸附能力显著增加 [19] 。同时酸
但蒙脱土层间亲水性的无机离子使其对水中有机污
染物的选择吸附性较差 [15] 。目前，主要利用酸改性、 改性使蒙脱土晶格结构中部分 Al 2 O 3 和 MgO 溶出，
使其比表面积增加，进而对水中污染物进行有效吸
表面改性和无机柱撑等手段提高蒙脱土对水中有机
污染物的吸附能力，如酸处理蒙脱土有较大的比表 附 [20] 。KRISHNA 等 [21] 选择 H 2 SO 4 对蒙脱土进行处
理并使用酸处理蒙脱土对阳离子染料罗丹明 B 进行
面积和阳离子交换性能，常用于吸附阳离子型污染
物；有机改性蒙脱土表面疏水，是疏水性有机污染 吸附，结果表明，质量浓度 0.4 g/L 酸处理蒙脱土在
物良好的吸附材料；柱撑蒙脱土对无机污染物吸附 180 min 内能够将质量浓度为 100 mg/L 的罗丹明 B
性能良好。但废水中往往含有多种有毒有害物质， 溶液完全吸附；TENG 等 [22] 研究表明，HCl 中的 H +
3+
2+
单一改性蒙脱土在处理含多种污染物的废水时存在 能够置换蒙脱土中的 Al 和 Fe 进而使蒙脱土的比
2
对某一物质吸附性能良好，而对其他有毒物质吸附 表面积和平均孔径由处理前的 87.55 m /g 和 6.81 nm
2
性能较差的问题 [16] ，有研究表明，多种改性手段并 变为 114.7 m /g 和 5.31 nm，且经 HCl 处理后蒙脱土
用可有效提高蒙脱土对水中污染物的去除能力并提 对甲基橙的吸附能力增加；ZHAO 等 [23] 选择 HNO 3
升其重复利用能力 [17-18] 。然而，目前关于改性蒙脱 对钠基蒙脱土进行处理，BET 分析表明，钠基蒙脱
2
2
土的综合评述主要集中于单一改性机理和对污染物 土的比表面积经HNO 3 处理后由11 m /g 变为180 m /g，
吸附机理的分析，复合改性蒙脱土所占篇幅较少或专 且添加 0.7 g/L 的酸化蒙脱土在 80 min 内对 250 mL