新型復合膨潤土

　　控制環境中成分復雜、種類繁多的有機污染物,急需開發新型多功能吸附材料,以滿足節能減排的要求。膨潤土的結構2功能可調,是制備多功能吸附材料的理想基體。自1949年Jordan等首次使用有機鹽制得膨脹性、疏水性較強的有機膨潤土以來,已成功開發多種新型膨潤土吸附材料,如從長碳鏈有機膨潤土到短碳鏈有機膨潤土、從單一陽離子有機膨潤土到雙陽離子有機膨潤土再到陰2陽離子膨潤土和陽2非離子有機膨潤土、從有機膨潤土和無機膨潤土到有機2無機復合膨潤土、從單一功能改性膨潤土到多功能復合膨潤土。1990年Smith等首先比較研究了10種不同烷基鏈長的季銨鹽有機陽離子改性制得的有機膨潤土的吸附性能與作用機制。結果表明:用短碳鏈有機陽離子改性的有機膨潤土對非極性有機物呈非線性吸附、強的溶質吸收、競爭吸附、吸附熱較大,即為表面吸附作用(a2dsorption),適合低濃度有機廢水的深度處理;而用較長碳鏈有機陽離子改性的有機膨潤土對非極性有機物呈線性吸附、弱的溶質吸收、非競爭吸附、吸附熱較小,即是有機物在有機膨潤土長碳鏈疏水介質中分配作用(partition)的結果,適合于高濃度復雜有機廢水的預處理,特別適合于去除廢水中難溶的微量持久性有機污染物(如PAHs)。1991年Smith等首次用溴化十二烷基三甲基二銨合成了雙陽離子頭基有機膨潤土;1995年Smith等首次用兩種不同碳鏈長度的季銨鹽有機陽離子合成了雙陽離子有機膨潤土,可有效吸附處理不同濃度的復雜有機廢水。2000年以來我們首次合成了陰2陽離子有機膨潤土、陽2非離子有機膨潤土,發現對水中有機污染物有協同去除效應;近期，又用帶芳環的芐基三甲基銨離子(BTMA+)改性低電荷密度(或減電荷)膨潤土,同時利用硅氧烷表面的納米吸附位點和層間有機陽離子的π2π芳環堆垛作用,有效去除廢水中難以被常規吸附劑捕獲的親水性芳香類化合物。

　　有機2無機復合膨潤土的制備及其應用研究起步較晚。1989年Faley首先利用有機2無機膨潤土處理有機廢水;1990年Srinivasan等用有機2無機黏土吸附工業廢水中的苯并[a]芘(BaP)和氯酚類有機污染物;1991年Michot等用非離子表面活性劑改性膨潤土制得有機2無機復合膨潤土,研究其吸附氯酚的性能。但有關有機2無機復合膨潤土的納米結構2效應、吸附2混凝協同作用機理以及回收利用等方面的研究仍很少,制約其在環境污染控制與修復領域特別是廢水、廢氣處理中的應用。雖然已見聚合羥基鐵2有機復合膨潤土和聚合羥基鋁2有機復合膨潤土同時吸附去除有機污染物和PO43-的報道,但相關研究僅限于少數幾種陽離子表面活性劑和無機聚合離子改性的有機2無機復合膨潤土。

　　有機膨潤土雖然對有機物有良好的吸附性能,但結構功能較單一;為制備多功能有機膨潤土,人們在制備有機膨潤土的同時,將其他功能試劑引入到膨潤土層間。如孫洪良等用CTMAB和EDTA共同改性制得的有機膨潤土2EDTA復合體,用于同時去除廢水中有機污染物和重金屬離子;Xiong等在有機膨潤土中引入了金屬酞菁光敏劑,制得了具有吸附2光催化性能的復合膨潤土,在將有機污染物礦化成無害物質的同時實現有機膨潤土的綠色再生循環使用。胡六江等在有機膨潤土上負載納米鐵顆粒,同時實現吸附2還原去除廢水中硝基苯。這些新型復合膨潤土拓展了其在有機污染控制與修復中的應用。為提高有機膨潤土吸附處理廢水的效率、簡化工藝流程、降低處理成本,發明了有機膨潤土合成2廢水處理一體化工藝;為提高吸附材料的穩定性,合成了硅烷化有機膨潤土。有關柱撐層狀礦物復合催化材料已有綜述。