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海泡石在环境修复中的应用及研究进展
来源:中国粉体技术网    更新时间:2021-07-15 15:53:27    浏览次数:
 
  海泡石是一种由于其晶体结构而具有纤维形态的矿物,是由多面体孔壁和孔道交替延伸的纤维结构。在纤维结构中包含着层状结构,由2层Si-O-Si键连接的硅氧四面体和中间含镁氧的八面体一同组成的,形成了0.36nm×1.06nm大小的蜂窝状孔道。作为一种优质价廉的矿物材料,被广泛应用于水污染、土壤污染、大气污染治理等环保领域。
  
  1、重金属污染修复
  
  在处理重金属污染的方法中,吸附法是最为有效和经济的手段。现阶段研究已经表明,海泡石对土壤中或水中的Ni2+、V5+、Hg2+、Co2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+和Cd2+等离子均显现了较好的吸附效果。
  
  海泡石具有很好的吸附性能,是一种优良的土壤改良剂,能对土壤中的重金属离子进行吸附,可用于重金属污染土壤的固化修复。杨秀敏等通过对土壤重金属形态的分析表明:添加海泡石可使土壤的pH值从3.86增加至8.19,同时可以降低重金属的可交换态浓度,使可交换态重金属转化为其他形态。并且重金属形态与土壤pH值存在显著的相关性。
  
  黄湘云等采用酸热活化、巯基有机化、羟基铁铝柱撑3种方法对天然海泡石进行改性,然后将其作为吸附剂加入土壤中,探究添加了改性海泡石的土壤对钒(V)的吸附效果。结果表明:海泡石经改性之后比表面积增大,吸附能力进一步增强,添加了羟基铁铝柱撑、酸热活化、巯基有机化改性后海泡石的土壤对V5+的吸附量分别为2159.71mg/kg、1619.57mg/kg、936.57mg/kg。可以看出,添加了羟基铁铝柱撑法改性海泡石的土壤对钒的吸附效果最佳,但其稳定性仍有待进一步加强。
  
  谢婧如等采用静态吸附试验,研究了改性海泡石对水中Hg2+的吸附动力学和热力学特征。结果表明:通过有机改性向海泡石中引入了巯基,改性海泡石的表面孔隙增多,且带有更多的负电荷,有利于提高其对Hg2+的吸附能力。
  
  2、有机污染物分离降解
  
  海泡石作为一种重要的天然环境矿物材料,在有机废水处理领域展现了良好的应用前景。
  
  腐殖酸(HA)作为天然水体中有机物质的主要成分之一,是日常饮用水水源有机微污染控制的重点对象。陈卫等制备得到磁改性海泡石(MSEP)用于去除水源中HA,研究MSEP对水源中HA的吸附和脱附行为。结果表明:室温下,MSEP添加量为0.6g/L时对HA的吸附去除效果明显,去除率达到78.4%,中性pH时,去除效果最优。脱附再生结果表明:MSEP
  具有良好可再生性。
  Naing等采用水热法成功制备了BiVO4/海泡石纳米复合材料,研究了基于界面效应的光生载流子的传输机理。结果表明:所获得的BiVO4/海泡石纳米复合材料表现出优异的可见光光催化性能。在可见光照射下,纳米复合材料对抗生素四环素和亚甲基蓝的光催化降解率分别是纯BiVO4的2倍和5.34倍。XPS和拉曼光谱证实了BiVO4和海泡石之间存在较强的界面效应,该研究为设计黏土负载型光催化剂降解有机污染物提供了一种新的策略。
  徐西蒙等采用共沉淀法制备得到了磁改性海泡石催化剂,并用于催化过硫酸钾,去除水体中有机污染物双酚A。结果表明,高比表面积的磁改性海泡石催化剂对双酚A展现了优越的吸附性能。同时,当催化剂投量为2g/L、过硫酸钾投量为4g/L、溶液pH=5时,20min内完成了对双酚A(30mg/L)的完全降解。该研究首次将磁改性海泡石作为过硫酸盐活化剂,为水中有机污染物的吸附-催化氧化体系设计提供了新的思路和方向。
  
  3、VOCs催化降解
  挥发性有机化合物(VOCs)是空气污染的主要来源,其排放量逐年递增,严重影响人们的日常生活。海泡石因其优良的表界面及孔结构特性,在VOCs吸附与降解领域展现了广阔的工业应用前景。
  韩静等采用酸和水热改性海泡石,同时,研究了酸和水热改性对海泡石吸附气相丙酮性能的影响规律及机理。研究发现,在质量分数为13%的盐酸改性海泡石12h后,对丙酮的静态吸附效果最好,吸附量高达54.41mg/g;水热温度为170℃、改性4h的海泡石对丙酮的吸附量较酸改性低,仅为23.20mg/g。改性海泡石对于丙酮的吸附,尤其是高浓度丙酮的吸附具有显著效果,该研究为开发经济高效的吸附剂应用具有一定的参考价值,并为丙酮污染的治理提出了新思路。
  Ardakani等制备得到了海泡石铜钴双金属复合催化材料,在甲苯催化降解中展现了良好的性能。与单组分金属氧化物催化剂相比,优化后的Co-Cu/海泡石催化剂为甲苯的完全氧化提供了更多的活性中心,表现出更高的催化活性。
  熊巧采用溶液法将TiO2溶胶与酸改性海泡石纤维(AAS)进行复合,制备了TiO2/酸改性海泡石纤维(TiO2/AAS)复合光催化剂,并探讨了甲醛光催化降解的机理。研究结果表明,在最佳条件下制备的TiO2/AAS复合光催化剂在2h内对空气中甲醛的降解率能够达到93.1%,并且在催化降解甲醛五次之后,对甲醛的降解率还可以达到85%,说明该复合光催化剂具有良好的催化稳定性。TiO2/AAS复合光催化剂良好的光催化性能归因于双中孔结构、较高的比表面积、良好的吸附性能以及所制备的TiO2/AAS复合光催化剂中存在的锐钛矿相和金红石相TiO2的共同作用。利用天然黏土矿物良好的吸附性能和催化载体性能制备复合光催化材料,将在光催化领域拥有广阔的应用前景。
  
  资料来源:《纪慧超,董雄波,杨华明.海泡石精细化加工及在战略性新兴产业的应用[J].矿产保护与利用,2020,40(06):16-25》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
  
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