改性膨潤土及其復合材料處理染料廢水的應用

　　酸活化膨潤土

　　Espantaleona等研究發現，酸活化膨潤土對酸性黃 194的吸附能力大約是原土的 3倍，而其二者對酸性紅 342的吸附能力分別是原土：29.1mg/g、酸活化膨潤土：85.2mg/g。此外，HCl活化粘土的滲透系數 k值比原始粘土小很多(2～3倍)。Tahir等報道了酸處理改性膨潤土(MBC)去除紡織染料反應性紅 223(RR223)的研究。發現使用 0.9g改性膨潤土，接觸 20min的實驗條件下，RR223染料的最大去 除 率 能 達 到 95.15%。該 吸 附 過 程 符 合Langmuir模型。?zcan等評估了酸活化膨潤土材料處理含酸性紅(AR57)和酸性藍(AB294)染料的廢水這一過程，從而得知酸活化膨潤土對 AR57(416.3mg/g)和 AB294(119.1mg/g)的吸附能力非常高。

　　熱活化膨潤土

　　Ruilian研究了通過引入碳和焙燒方法活化改性膨潤土，并用改性后的膨潤土從廢水中去除活性黑染料。他優化了染料的吸附條件：焙燒時間為3.5h，夾帶的活性炭為 3%，焙燒溫度為 550℃。實驗還發現，改性膨潤土對活性黑染料廢水中兩種污染指標：化學需氧量和色度均有優良的去除作用。ManjotToor等通過使用熱活化(TA)、酸 活 化(AA)和組合的酸和熱活化(ATA)膨潤土，去除了紅豆紅。最佳條件下(污染物濃度 100mg/L，膨潤土用量為 1g/L，溫度 100℃，接觸時間 1.4h)，ATA的表面積增加了 70%，AA和 TA分別增加了 65%和20%。改性膨潤土的吸附能力為：ATA>AA>TA。

　　微波改性膨潤土

　　BanatF等[17]采用微波及硫酸協同對膨潤土黏土進行處理，并進行了去除實際廢水中染料的實驗，發現微波能量和酸性介質對膨潤土吸附容量的改善有很大 貢 獻。吳 光 峰 等利 用 微 波 作 用 制 備AlTiO2改性膨潤土，用以吸附廢水中的堿性染料。實驗 發 現，在 以 下 輻 射 條 件：功 率 260W，反 應8min，得到的微波活化膨潤土性能最佳，耐熱性能提高，層間距及比表面積均增大，對污染物的飽和吸附量也增加了 25.4g/100g。Queiroga等在短時間內(5min)，50℃微波輻射下，用氨基丙基三甲氧基硅烷，非極性溶劑二亞乙基二醇進行甲硅烷基化制備膨潤土甲硅烷基化樣品，并用于去除一種陰離子染料活性紫 5R，在 pH=2時，甲硅烷基化樣品中活性紫 5R的最大吸附量為 107.4mg/g。

　　有機改性膨潤土

　　邵紅等通過使用有機材料鄰羥基氮(雜)萘改性的膨潤土處理藍綠色和酸橙紅色染料。研究顯示，在最適條件下：pH=3.5，改性膨潤土投加量7g/L，以 125r/min攪拌 20min，離心 70min，藍綠色染料廢水的色度去除率超過 90%;酸橙紅色超過70%。吸附過程符合準二階速率方程。Yue等研究了聚鄰二甲苯基二甲胺/膨潤土吸附 4種分散染料：分散黃棕色 S2RFL(DYBS2RFL)、分散紅SR(DRSR)、分散藍 SBL(DBSBL)和分散黃(DYSE6GFL)。實驗發現在 pH=1.2，反應 60min時4種染料的去除率最大。對于 4種體系，吸附動力學符合具有動力學速率常數(k1和 k2)的兩步一級動力學速率方程和具有擴散速率常數的顆粒內擴散模型(kint1和 kint2)。Koswojo等報道了用有機膨潤土從廢水中去除酸性綠25的研究。通過使用0.01g吸附劑與 150mL(濃度分別是 600，800，1000mg/L)的酸性綠 25溶液在不同的時間間隔和溫度 (30，40，50℃)下混合反應 2h，進行動力學研究。發現Langmuir方程比 Freundlich方程更符合 4個吸附反應，在 30℃下達到最大吸附容量為 2.983mmol/g。

　　無機改性膨潤土

　　任建敏等制得無機改性 Na膨潤土，并發現了 25℃，pH=10，反應 60min時，Na膨潤土吸附亞甲基藍染料的量達到 198.71mg/g，吸附過程契合 Langmuir方 程 和 二 階 動 力 學 模 型。李 風起把18g/L無機改性膨潤土加入到 100mg/L的實驗室自配染料廢水中，在 20℃、pH=7、振蕩速率 200r/min的實驗條件下混合反應 35min，經實 驗 發 現，模 擬 染 料 廢 水 中 染 料 被 吸 附 了8526%。Jinxu等通過使用 Al2(SO4)3 改性膨潤土從化學工業廢水中除去苯酚。確定了最佳吸附劑的量、pH和反應時長。吸附實驗結果表明，苯酚可被吸附 785%，改性膨潤土對另外兩種污染物 COD及 油 類 的 處 理 量 也 可 達 到 75.2% 和942%。李瑞靜等利用鋁鎳無機改性膨潤土材料，對模擬酸性大紅染料廢水進行處理，最佳反應條件是：pH=6，振蕩時間為 50min，改性土用量為0.6g/50mL。反應后測得染料廢水的吸光度僅為最初的 29.04%。

　　其他改性膨潤土

　　張黎利用超聲波對質量欠佳的 Ca膨潤土進行鈉化改性和有機改性。改性后的膨潤土性能符合相關評價標準，耐熱能力強。Yang等通過超聲波預處理的水熱途徑合成了 TiO2WO3膨潤土復合材料對亞甲基藍(MB)染料進行吸附。觀察到 MB的最大吸附容量增加到 70.9mg/g。TiO2WO3膨潤土對 MB的吸附能力在 pH為 3～5范圍里增強，在 pH為 5～9的范圍內大致保持恒定，在 pH=11時進一步提高。彭振華等[29]合成陽離子銨鹽新型改性膨潤土材料，并結合聚合氯化鋁的優良絮凝作用，共同用于吸附染料。可以從中看出反應性亮藍XBR、反應性亮紅 X3B和酸紅 GR的去除率分別為 99.4%，84.8%和 96.1%。用它來處理染料廢水處理廠中廢水，出水的 COD可由 121.3mg/L減少到 65.4mg/L，色度可由 32次減少到 8次以下。

　　復合改性膨潤土

　　崔冰瑩等將表面活性劑負載到經無機鐵材料處理過的膨潤土內部，得到結構優化的改性吸附劑(ZVIOB)，并吸附選定的染料(OrangeII)。發現染料去除過程更接近 Langmuir模型，準二階動力學方程式。在 60min內，ZVIOB對 OrangeII的去除率就高于 97%;此改性膨潤土尤其在強酸、強堿性條件下作用最佳;使用后的 ZVIOB經進一步催化氧化處理，還可以再生利用。宋安康等使用 Ca膨潤土作為原材料，在實驗條件下，經超聲的協同作用對其進行有機改性，發現得到的每克新型材料最多能 吸 附 197.63 mg的 甲 基 橙 染 料。 JinmingHua也合成了無機有機復合改性的膨潤土，發現復合組分對改性后的膨潤土材料性能提升有顯著影響。

　　膨潤土復合材料處理染料廢水的應用

　　復合材料在保持原材料性能的同時，還表現出一些不可多得的特殊性能，所以復合材料的研究成為 21世紀材料研究和應用的熱點。Kunhong等通過煅燒沉積在 H2 中的膨潤土上的 MoS3 合成 MoS2/膨潤土吸附劑。結果表明，納米 MoS2顆粒分布在膨潤土的表面，形成層間距約為 0.64nm的層狀結構。在 150mL20mg/L的甲基橙廢水里，將復合材料投加量增加至 0.1g時，70min內的去除染料的效率達到了較高水平(約 88%)。近年來，研究者們還發現了一些對水溶液中染料具有較好吸附效果的膨潤土復合材料。

　　綜述簡要總結了各種改性膨潤土吸附劑在一定實驗條件下去除水和廢水中染料的吸附能力。發現，通過摻入不同的聚合物和納米粒子來改性膨潤土將增強天然膨潤土對染料的吸附能力。在大多數研究中，二階動力學模型、Langmuir模型能較好地描述各膨潤土基材料對染料的吸附過程。在后續研究中，需要通過改性改變膨潤土粘土的機械模型來提高染料吸附能力，也需要探索將膨潤土與水分離的改良技術和新方法，以提高對染料的去除率。應該更詳細地研究吸附質與吸附劑間的協同或抑制機理，以確定染料吸附過程中各官能團的關系和作用。同時，還需探索更多此類低成本、無毒的環境友好型吸附劑，開發成本效益可行的再生方法，以便大規模地應用。

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