(中国粉体技术网/班建伟)环境问题是经济和社会发展的产物, 随着经济和社会的发展而发展，老的环境问题解决了, 新的问题又会出现。因此开发资源型环保矿物材料既可扩大矿物资源的综合利用, 又可大幅度降低环境污染治理的成本。
经国内外专家研究证明, 一些非金属矿物具备储量大、价格低、处理成本低、效果好、二次污染小和可重复使用等优点。海泡石是其中一种, 在石油、化工、农业和环境等领域内具有广泛的应用前景。
1 天然海泡石的结构与性质
海泡石属斜方晶系，为链层状水镁硅酸盐或镁铝硅酸盐矿物，主要化学成分是硅和镁，化学式为Mg8Si12O30( OH)4(H2O)8H2O。晶体结构模型如图1所示。其结构具有2层硅氧四面体, 中间1层为镁氧八面体。硅氧四面体的顶层是连续的, 沿c方向平行延伸呈三链结构, 每6个硅氧四面体顶角相反, 通过四角的公共氧原子相互联结形成的层状结构, 上下层相间排列与键平行, 截面积约为0.38 nm*0.94 nm 的孔道。水分子和可交换的阳离子K+ 、Na+ 、Ca2+ 等就位于其中。由于这种独特的结构, 使海泡石具有大的比表面, 较强的离子交换能力。因而在环保方面的应用越来越广泛, 如污水处理、大气吸附和过滤脱色等方面。
2 改性海泡石在环境污染治理中的应用
2.1 重金属离子废水
改性后的海泡石对重金属离子有较好的吸附性，如用1.0mol/L 的HCl溶液对海泡石处理后再在450℃下灼烧而得的改性海泡石对电镀废水中重金属离子Pb2+ 、Cu2+ 、Cd2+ 有很好的吸附能力, 处理后的废水中重金属离子含量达到国家排放标准；在105~ 110℃条件下烘烤再用酸进行改性的海泡石，对含镍废水中Ni2+的吸附率可达到85%~96%；
经热或酸改性的海泡石对Cu2+ 的吸附率超过80%；用HCl 溶液浸泡后再在420℃下烘烤改性后的海泡石，用于含Pb2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子冶金废水的处理， 去除率达100%， 处理后的废水中含量明显低于国标GBJ4-73 中容许的最高排放浓度；
经酸改性后的海泡石可有效去除工业废水中Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+金属阳离子，处理效果达到国际排放标准； 酸和离子改性的海泡石对工业废水中的微量重金属离子吸附效果好，吸附容量为Cd2+ > Cu2+ > Zn2+ > Ni2+ , 对于Cd2+ 离子的吸附量达到8.26mg/g , 达到净化的目的；
用Fe3+对海泡石进行改性后，可有效地吸附去除水中的负离子，如Cr、As离子, 对Cr的吸附效率达到92%，同时表明它对Cl-也有较高的吸附效率；用FeCl3 改性的天然海泡石对砷的去除率大于95%，处理后的水中砷含量低于0. 05mg/L 国际饮用水标准。由研究结果表明，海泡石在处理含有害离子废水方面有很好的应用前景， 特别是经Fe3+ 改性的海泡石为重离子废水的处理提供了一条有价值的途径。
2.2 无机非金属废水
用Al2( SO4)3活化处理后的改性海泡石, 在pH值为6~7 时, 对含氟浓度为5mg/L的高氟水进行了去除实验, 去氟率达到86.5% , 达到了国家饮用水标准, 且不会引起二次污染; 经1%HCl 酸处理后的改性海泡石和MgCl3、AlCl3水溶液制成的复合吸附剂对磷的去除率可达98%, 吸附容量在27mg/g以上。
2.3 有机废水
在110℃的温度条件下烘烤后的改性海泡石，对己烷、甲苯、乙醇、吡啶、丁醇、辛醇和庚烷等极性分子有极强的吸附性； 用盐酸或硝酸处理的改性海泡石对丙酮和苯乙稀气体吸附量较大；热改性海泡石对水中有机污染物苯、甲苯和乙苯有强的吸附性； 热改性和活性阳离子对含氮化合物中NH4+的吸收为3.5mol/g, 去除率达90%, 其中60%的氮被转化为无毒物质; 改性后的海泡石可有效地降解氯化杀虫剂林丹; 用酸和热改性的海泡石能吸附废水中的溴化十二烷基三甲铵、溴化十六碳烷基三甲铵、长碳链和短碳链季铵盐等季胺有机化合物和四元阳离子表面活性剂。
2.4 气体净化
改性海泡石对有害或有恶臭味的气体具有较好的吸附性, 尤其是含氮化合物, 如氨气、甲醛、硫化物、腐胺和尸胺等有极强的吸附作用, 广泛用于干燥剂和吸附除臭剂等。经0.5 mol/ L的盐酸处理的改性海泡石对NH3、Cl2、H2S、Cl2、HCl 和SO2有极强的吸附性, 其吸附能力为: HCl > Cl2 > SO2, NH3 >H2S;
改性的海泡石加入一定量的活性炭是卷烟过滤咀的理想原料, 可以吸附烟雾中的CO、CO2等小颗粒和去除危害人体的腈、丙酮和丙烯醛等气态的极性化合物； 如用110~500℃的温度烘烤后的改性海泡石能够去除N2、CO2、NH3和H2O；改性海泡石适于室内悬挂净化空气；放置于冰箱中可极大地降低有害气体的浓度， 保持冰箱的清洁；也可用于纸张中, 作为鞋底、鞋垫和墙壁装饰纸等, 达到吸潮除味的目的。
3. 应用前景
海泡石由于独特的晶体结构而具有比表面积大、吸附性能好和离子交换能力强的特点, 并且价格低廉, 储量丰富, 加工处理工艺相对简单, 应用于环境保护, 具有投资少、处理效果好且无二次污染等优点, 因此在环境治理方面有广阔的应用前景。
(1) 资源丰富。我国海泡石成矿条件好, 矿床类型多, 资源极为丰富, 已探明工业储量约1500 万t。为我国开发新型环境污染处理材料提供了物质资源。
(2) 技术条件成熟。我国在活化海泡石的制备工艺及性能的研究方面, 已取得可喜的成绩。并对改性海泡石在环保领域的应用进行了大量实验研究, 取得了预想的结果, 为其在污染处理上的应用提供了物质基础和技术的依据。
(3) 开拓研究新的应用领域。在我国, 海泡石在用作抗菌剂、水处理絮凝剂、净化剂; 对放射性废物及有毒气体的吸附剂; 食料添加剂; 食用油的澄清剂、脱色剂; 医药工业用的离子交换剂、脱色剂、净化剂等方面的研究是有限的。此外, 在航空、航天等特殊领域的应用也是值得研究的课题。
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