纳米粘土矿物材料在环境治理领域中的应用.doc

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1、纳米粘土矿物材料在环境治理领域中的应用摘要：粘土矿物具有许多优异性能,其中比表面积大、吸附能力强、阳离子交换能力强等特性使粘土矿物作为一种优良的环境材料而成为广大环保工作者所重视和研究的对象。文章对粘土矿物及纳米粘土矿物在污水处理、空气污染处理、土壤净化和固体废弃物处理及其他环境治理方面的应用进行了阐述,并提出粘土矿物在环境治理研究方面的发展方向。关键词：粘土矿物；纳米粘土；环境治理；ApplicationsofnanoClayMineralMaterialstoEnvironmentTreatmentAbstract:Theclayminerals,asakindoffineenvi

2、ronmentalremediationmaterials,attractsresearchers'attentions.Becausetheyhavemanyexcellentcharacteristics,suchashighspecificsurfacearea,strongadsorptioncapacityandbettercationexchangeability.Thispaperexpoundsapplicationsofclaymineralsandnanoclaymineralsthatarewidelyusedinthewastewater，airpollutio

3、ncontrolling,soilsanitationandsolidwastetreatmentMoreovertheresearchanddevelopmenttrendofclaymineralsarebroughtforward.Keywords：claymineral;nanoclaymineral;environmenttreatment;随着工业文明的迅猛发展，人类对环境的污染和破坏达到了足以威胁自身生存和发展的程度。由于环境污染物的消除需要消耗大量的能源，这给日益枯竭的能源提出严峻的挑战。寻找一种较为廉价的环境净化材料，降低污染物的处理成本，提高净化效率，已成为环境保护

4、中亟待解决的问题。层状粘土矿物的储量丰富、价格低廉，因其独特的层状结构而具有良好的吸附性能和离子交换性能，在废水、废气及土壤净化等众多环境治理领域表现出广阔的应用前景。本文就粘土矿物材料在环境治理领域中的研究和应用情况进行综述。1.粘土矿物材料与纳米粘土粘土是一类广泛存在于土壤中的物质,由于长期处于特定的环境条件下,粘土矿物具有许多优越的特性，例如巨大的比表面积，良好的吸附性能，较高的吸附容量和离子交换能力，膨胀性、分散性、凝聚性、稠性、粘性、触变性和可塑性[1],具有环境修复(如大气、水污染治理等)、环境净化(如杀菌、消毒、分离等)和环境替代(如替代环境负荷大的材料等)功能[2]。粘

5、土中常见的矿物有：高岭石、蒙脱石、凹凸棒石、海泡石、伊利石、绿泥石等硅酸盐类化合物和由硅藻类微生物骨骸紧密堆积而成的硅藻土，以及层状双金属氢氧化物类化合物水滑石等矿物。粘土矿物是颗粒细小(＜0.1mm)的含水层状结构硅酸盐矿物，其结构单元层是由Si-O四面体片Al-O八面体片按不同的规律连结起来而构成，按其连接方式的不同把粘土矿物划分为1:1和2:1两种结构类型，前者如高岭石，后者如蒙脱石、伊利石、凹凸棒石等。粘土矿物结构单元层内部因发生离子的类质同象置换，比如四面体中Si4+被Al3+置换，八面体中Al3+被Fe2+、Mg2+置换，从而使其单元层表面具有电性。此外，粘土矿物颗粒细小，

6、比表面积大，并且，粘土矿物具有吸附性、离子变换性、胶体性、分散性和催化性，这些特性在环境污染处理中具有十分重要意义[3]。纳米材料按其结构可以分为四类：具有原子蔟和原子束结构的称为零维纳米材料、具有纤维结构的称为一维纳米材料、具有层状结构的称为二维纳米材料、晶粒尺寸至少三个方向在100nm范围内的称为三维纳米材料，以及以上各种形式的复合材料。层状硅酸盐粘土、金属氧化钒、二硫化钼等可以经过相应的工艺处理制成纳米复合材料，尤其是层状粘土与聚合物纳米杂化复合材料因性能优越、成本较低具有良好的产业化前景而受到广泛的关注[4]。与普通改性材料不同，纳米粒子具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效

7、应以及宏观量子隧道效应等。将纯化后的粘土插层为纳米粘土后，在聚酯中分散成剥离型的纳米粘土。将粘土的层状特性改性成高比表面积的结构，从而提高了聚酯的力学性能、光学性能、阻隔性能等。目前用于纳米复合材料的粘土主要为膨胀型粘土，包括层间可交换阳离子粘土如膨润土、锂皂石、凹凸棒土、海泡石和可交换阴离子粘土如水滑石等[4]。2矿物材料在环境治理领域的应用自20世纪90年代初日本学者山本良一首先提出环境材料的概念之后，世界各国掀起了开发环境材料的热潮。到目