【膨润土改性研究的国内外文献综述2700字】

–PAGE28–膨润土改性研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u22494膨润土改性研究的国内外文献综述 1117311.1膨润土的结构和性质 121441.2改性膨润土的研究现状 21.1膨润土的结构和性质膨润土是一种以蒙脱石类矿物为主要成分的非金属黏土矿物。具有2∶1型平面层状结构，晶层间充斥着可交换的阳离子如Na+、Ca2+、Mg2+等，游离的水分子及一些可溶性物质[11]。这种特殊的结构使其具有很强的吸水性、膨胀性、吸附性、黏着性及阳离子交换性等。膨润土晶层间的可交换性阳离子可以与重金属离子如Pb2+、Cd2+、Cu2+、Hg2+等发生置换反应从而吸附重金属离子。图1-1膨润土的结构示意图[11]粘土被称为“万能材料”，越来越受人们重视。对粘土的改性及其对污染物的吸附研究现在已经成为热门课题之一。就膨润土的用途而言，据统计，可达400多种，可做净化脱色剂、粘结剂、触变剂、悬浮剂、稳定剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域。在我国，虽然有非常丰富的膨润土资源，但是累计开采量还不到探明储量的l%，在国际市场上是一种“低出高进”的局面，即出口低级产品（原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等），进口高级产品（洗衣粉柔顺剂、高档有机土等）。虽然膨润土在水质净化和污水处理方面的开发与应用己经取得了一些进展，但是仍需开发高效廉价、物理化学性质稳定以及可以工业化的吸附剂或絮凝剂[12,13]。众多研究结果表明：膨润土对重金属离子有一定的吸附性能。但是，由于天然膨润土的晶层间含有大量的Ca2+、Mg2+等离子和可溶性杂质，在一定程度上会妨碍或阻止膨润土对重金属等污染物分子或离子的吸附，使得天然膨润土的吸附性能力非常有限[14]。为了改善并进一步提高膨润土对重金属离子、有机污染物等的吸附性能，一种可行的方法是改性膨润土，例如通过有机改性，将膨润土表面变的疏水，为嫁接官能团做好准备。还可以通过物理方法或者符合改性的方法增大膨润土的表面积，增加重金属离子的吸收性能。膨润土在自然界中绝大部分为钙基膨润土和钠基膨润土，具有亲水疏油性，限制了其应用领域，为了提高膨润土的实用价值，更好的满足应用需求，通常需要对膨润土进行改性，以获得吸附容量更大、吸附性能专一的高品质吸附材料。改性方法分类可根据改性剂的不同，主要分为酸活化改性、无机改性、有机改性和聚合物复合改性。1.2改性膨润土的研究现状1.2.1酸活化改性BenguellaB等[15]用硫酸活化改性后的膨润土吸附两种酸性染料，结果表明酸活化膨润土的比表面积由23m2/g增大到56m2/g，吸附效果较膨润土本身也有很大程度的提升。Gupta等[16]对膨润土和高岭土进行酸活化处理以除去加标水样中的Pb（II）和Cd（II），研究发现酸活化处理后高岭土和膨润土对Pb（II）和Cd（II）均具有良好的吸附效果，且膨润土及其酸活化处理的吸附剂吸附性能更优异，但该研究难以描述废水中金属离子的吸附机理，因为存在几种不同的成分会对吸附位点造成干扰和竞争。1.2.2无机改性Zhou等[17]制备了FeCl3/Na2CO3和ZrOCl3•8H2O两种柱撑剂，并将两种柱撑剂按一定比例混合对膨润土进行柱撑改性，并研究制备的柱撑膨润土对铬的吸附效果，结果表明吸附量达到22.35mg/g，吸附机理为物理吸附与化学吸附。李琛等[18]用FeCl3、AlCl3和Na2CO3配制柱化剂改性膨润土，制备了羟基铁铝柱撑膨润土，研究其对含铬废水的吸附效果，结果表明当羟基铁铝柱撑膨润土用量为15g/L，溶液pH=4，搅拌时间45min时，该样品对Cr（VI）的去除率达到了99.35%。1.2.3有机改性SuJ等[19]用多种阳离子表面活性剂有机改性膨润土，并研究了其对As3+和As5+的吸附性能，结果表明，十八烷基二甲基苄基铵改性后的膨润土对As3+的吸附容量由0.036mg/g提升到了0.102mg/g，对As5+的吸附容量由0.043mg/g提升到了0.288mg/g，该吸附过程遵循伪二级动力学模型和Langmuir模型。Tohdee等[20]采用阳离子表面活性剂苯基十六烷基二甲基氯化铵（BCDMAC1）有机修饰膨润土并对水溶液中Cu（II）和Zn（II）的吸附效果进行研究，结果显示修饰膨润土显着提高了对Cu（II）和Zn（II）的吸附容量（其对Cu（II）和Zn（II）的最大吸附量分别为50.76和35.21mg/g），是天然膨润土吸附量的2.5倍和2.0倍。1.2.4聚合物复合改性聚合物/膨润土复合材料是目前研究热点之一[21-23]。聚合物改性膨润土主要分为两种方法[11]：①物理吸附法，聚合物分子链通过物理吸附作用存在于膨润土颗粒表面或层间，这种方法优点是制备过程简单，缺点是聚合物和粘土颗粒之间作用力较弱；②表面接枝法，将可聚合单体与膨润土表面的反应基团（羟基）反应或者预先在膨润土表面接枝上可聚合/可引发基团再进行聚合反应，这种方法优点是聚合物与膨润土之间的通过共价键结合彼此间作用力较强。最近的几项研究报告称，可以将各种粘土矿物与聚合物结合[24]。制备的聚合物/粘土复合材料可以促进化学和物理稳定性，降低成本。另外，用具有特定官能团的硅烷偶联剂对粘土表面进行改性可以显着增强粘土和聚合物之间的相容性，并进一步提高吸附性能[25]。同样，通过原位插入聚合技术合成有机膨润土和聚丙烯腈复合材料，以去除水性体系中的重金属。合成的复合材料在pH6.0时可以通过离子交换吸附Cd（II），Zn（II）和Cu（II）分别为52.6、65.4和77.4mg/g，最大去除效率分别为97.4、98.9和99.8％[26]。Celis等[27]将含硫醇的有化配体的金属-整合官能团接枝到蒙脱土的表面巯基官能团上或者进入层间制备出官能团化蒙脱土，并研究了其对Hg（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）的吸附。结果表明通过选择适当的配体，将其通过反应与蒙脱土接枝，可提高其对水中重金属吸附性能。参考文献[1]张家铜,刘佳麟.水体重金属污染的危害及其治理[J].山东工业技术,2019(08):35.[2]陈文.重金属污染水体危害问题及处理技术进展[J].绿色科技,2020(04):58-59+61.[3]沈城.Cr(Ⅵ)污染土壤还原固化修复技术研究[D].华东理工大学,2018.[4]ChaleshtacriZA,FoudaziR.Polypyrrole@polyHIPECompositesforHexavalentChromiumRemovalfromWater[J].ACSAppliedPolymerMaterials,2020,2(8):3196-3204.[5]BallavN,MaityA,MishraS.B.Highefficientremovalofchromium(VI)usingglycinedopedpolypyrroleadsorbentfromaqueoussolution[J].ChemicalEngineeringJournal,2012,198-199:536-546.[6]YadavM,GuptaR,AroraG,etal.CurrentStatusofHeavyMetalContaminantsandTheirRemoval/RecoveryTechniques[M].AmericanChemicalSociety,2020:41-64.[7]邹成龙.磁性膨润土材料制备及吸附重金属离子与再生研究[D].沈阳工业大学,2019.[8]原金海,邓利均.改性膨润土的制备及其对Pb2+的吸附性能研究[J].功能材料,2011,42(06):980-984.[9]ArefAlshameri,AlkhafajiR.Abood,ChunjieYanetal.Characteristics,modificationandenvironmentalapplicationofYemen’snaturalbentonite[J].ArabJGeosci,2014,7:841-853.[10]王璐瑶.改性粘土矿物对重金属吸附的研究进展[J].农业与技术,2020,40(12):18-19.[11]何友军.功能化膨润土吸附水中重金属离子的研究[D].济南大学,2016.[12]朱彤.改性膨润土和腐殖酸对污泥中重金属稳定化影响研究[D].辽宁工程技术大学,2016.[13]赵丹.膨润土对镉污染土壤钝化修复效应研究[D].河南农业大学,2014.[14]黄醒云,张宏.广西土壤重金属污染现状及修复前景浅析[J].企业科技与发展,2019(02):241-243.[15]B.Benguella,A.Yacouta-Nour.AdsorptionofBezanylRedandNylomineGreenfromaqueoussolutionsbynaturalandacid-activatedbentonite[J].Desalination,2008,235(1).[16]GuptaS,BhattacharyyaK.TreatmentofwatercontaminatedwithPb(II)andCd(II)byadsorptiononkaolinite,montmorilloniteandtheiracid-activatedforms[J].IndianJournalofChemicalTechnology,2009,16:457-470.[17]ZhouJ,WuP,DangZ,etal.PolymericFe/ZrpillaredmontmorillonitefortheremovalofCr(VI)fromaqueoussolutions[J].ChemicalEngineeringJournal,2010,162(3):1035-1044.[18]李琛,从善畅,李立,张帆.羟基铁铝柱撑膨润土在含铬废水处理中的应用[J].电镀与涂饰,2011,30(08):54-56.[19]SuJ,HuangHG,JinXY,etal.Synthwsis,characterizationandkinrticofasurfactant-modifiedbentoniteusedtoremoveAs(III)andAs(V)fromaqueoussolution[J].JournalofHazardousMaterials,2011,185,63-70.[20]TohdeeK,KaewsichanL,Asadullah.EnhancementofadsorptionefficiencyofheavymetalCu(II)andZn(II)ontocationicsurfactantmodifiedbentonite[J].JournalofEnvironmentalChemicalEngineering,2018,6(2):2821-2828.[21]RazakamanantsoaAR,BarastG,Djeran-maigreI.Hydraulicperformanceofactivatedcalciumbentonitetreatedbypolyionicchargedpolymer[J].AppliedClayScience,2012,(59–60):103-114.[22]QianLi,Qin-YanYue,etal.Equilibrium,thermodynamicsandprocessdesigntominimizeadsorbentamountfortheadsorptionofaciddyesontocationicpolymer-loadedbentonite[J].ChemicalEngineeringJournal,2010,158(3).489-497.[23]王月欣,李英,张留成.聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展——层状硅酸盐粘土的有机改性[J].化学世界,2005(09):562-565.[24]Yu-TingZhuang,WeiGao,Yong-LiangYu,etal.Athree-dimensionalmagneticcarbonframeworkderiv