隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民的生活水平有了很大提高，但是伴之而來(lái)的還有日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。監(jiān)測(cè)資料表明，7大河流流經(jīng)的15個(gè)主要城市河段，有13個(gè)河段污染嚴(yán)重，許多城市的地表水和地下水水質(zhì)惡化，飲用水源受到污染威脅；1997年，我國(guó)污水排放總量達(dá)450億t，基本上未經(jīng)治理直接排放，使我國(guó)水資源受到嚴(yán)重污染，已經(jīng)到了必須治理的程度。我國(guó)已把環(huán)境保護(hù)作為我國(guó)的基本國(guó)策，環(huán)境保護(hù)日益成為中國(guó)政府經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略和政策體系的重要組成部分。國(guó)家“九五”計(jì)劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)對(duì)水環(huán)境保護(hù)提出了很高的要求，到2000年，全國(guó)污水排放總量要控制在480億t，并進(jìn)行一定程度的處理；其中工業(yè)廢水處理率要達(dá)到74%，城市生活污水集中處理率要達(dá)到25%。要大力推行生活污水的集中處理和工業(yè)廢水的綜臺(tái)治理，有效控制石油類、氰化類、砷、重金屬等有害物質(zhì)的排放，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但是，由于技術(shù)條件的限制。目前國(guó)內(nèi)的污水處理仍然成本高、效率低，許多企業(yè)為了自身生存，不得不以犧牲環(huán)境為代價(jià)，造成水資源污染的惡化。尋找一種較為廉價(jià)的污水凈化材料。降低污染水的處理成本，提高凈化效率，已成為污水處理中亟待解決的問(wèn)題。

膨潤(rùn)土和Zeolite均是以硅鋁酸鹽為主的礦物。硅鋁結(jié)構(gòu)本身帶負(fù)電荷，此負(fù)電荷被K、Na等陽(yáng)離子平衡，使其具有很好的離子交換能力；膨潤(rùn)土和沸石均具有很大的表面積，使其具有較大的吸附能力。良好的陽(yáng)離子交換能力和吸附性能為它們?cè)谖鬯幚碇械膽?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。找國(guó)膨潤(rùn)土資源十分豐富，應(yīng)用天然膨潤(rùn)土和沸石開(kāi)發(fā)污水處理新材料，無(wú)疑是解決我國(guó)污水處理的一條可行之路。

將膨潤(rùn)土和沸石應(yīng)用于污水處理，已經(jīng)引起人們的高度重視。簡(jiǎn)述如下。

1、天然膨潤(rùn)土和沸石在水處理中的應(yīng)用

膨潤(rùn)土和沸石具有較大的比表面積及離子交換容量，吸附性能較好，可用于廢水中重金屬等污染物的吸附處理。崔龍鵬一展望了粘土礦物在淮河水污染治理中的應(yīng)用前景；用膨潤(rùn)土吸附處理干電池溶液中的重金屬；杭瑚等用嘭潤(rùn)土吸附一絮凝法處理廢水中的有機(jī)染料，發(fā)現(xiàn)膨潤(rùn)土最適臺(tái)于處理主要含陽(yáng)離子染料的印染廢水，脫色率可達(dá)到或接近于100%；通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了天然沸石對(duì)水體中乳化油類有顯苦的去除作用．是一種優(yōu)良的深度除油新材料；用沸百處理含鉻廢水進(jìn)行研究。結(jié)果表明：室溫下．當(dāng)廢水pH≥4．Cr3≤300mg／L時(shí)，按鉻與沸石量比1：500投加沸石。鉻去除率大于99%，出水達(dá)排敢標(biāo)準(zhǔn)沸石對(duì)Cr3有較強(qiáng)的去除能力，對(duì)含Cr3的廢水，可用FeSO還原后再進(jìn)行處理；用斜發(fā)拂石對(duì)旅游區(qū)三級(jí)污水廠的污水進(jìn)行凈化，去除COD和氮的效果均優(yōu)于細(xì)沙粒，排水可完全達(dá)到灌溉標(biāo)準(zhǔn)。

2、改性膨潤(rùn)土和沸石在廢水處理中的應(yīng)用

由于膨潤(rùn)土和沸石表面硅氧結(jié)構(gòu)極強(qiáng)的親水性及結(jié)構(gòu)外部陽(yáng)離子的水解。故天然的膨潤(rùn)土和沸石吸附處理有機(jī)物的性能極差；由于硅氧結(jié)構(gòu)本身帶負(fù)電荷．故原土不能去除水中的陰離子污染物。為了提高原土處理污水的能力．在使用膨潤(rùn)土和沸石處理廢水時(shí)一般先對(duì)其進(jìn)行改性。

改性時(shí)，可用酸、氧化劑、還原劑等或通過(guò)加熱使原土活化或用金屬鹽等無(wú)蟣物對(duì)原土進(jìn)行改性，進(jìn)一步改善其吸附性能。試驗(yàn)了常壓下堿度和溫瘦對(duì)斜發(fā)沸石交換容量的影響；用金屬離子(鋁鹽一鎂鹽)對(duì)凹凸棒石和膨潤(rùn)土進(jìn)行改性．研究了其對(duì)水中活性艷紅染料的吸附脫色作用，并發(fā)現(xiàn)改性膨潤(rùn)土還具有一定的光化學(xué)催化降輯作用；將天然蒙脫石經(jīng)鈉化和無(wú)機(jī)聚臺(tái)物改性后，大幅度地提高了天然蒙脫石粘土對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力；用經(jīng)過(guò)硫酸活化和熱處理后的改性膨潤(rùn)土去除水中的有機(jī)含氮化合物，研究了處理百草枯、二硫化四甲秋蘭姆等的水溶液時(shí)的最佳酸濃度和溫度。

近年來(lái)，用有機(jī)物改性的膨潤(rùn)土和沸石，特別是用表面活性劑改性的膨潤(rùn)土和沸石，得到了廣泛的研究。天然膨潤(rùn)土和沸石經(jīng)有機(jī)物改性后，對(duì)水中污染物的去除能力有了很大的提高。

發(fā)現(xiàn)，表面改性的沸石，特別是用陽(yáng)離子表面活性劑改眭的沸石，在保持原來(lái)去除重金屬離子、銨離子和其他無(wú)機(jī)物及某些有機(jī)物能力的同時(shí)，還可有效去除水中的含氧酸陰離子，并大大提高了其去除有機(jī)物的能力。對(duì)表面改性的沸石在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，他們用經(jīng)HDTMA、MPP改性的沸石去除水中的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子(Pb2)、無(wú)機(jī)含氧酸陰離子(鉻酸根、硫酸根硒酸根、鉬酸根等)和非極性有機(jī)化合物(苯、甲苯、二甲苯、乙苯、1．1，1-三氯乙烷、全氯乙烯)；研究了有機(jī)物改性沸石的化學(xué)和生物穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)酸性條件(pH=3)、強(qiáng)堿性條件(pH：9)、還原條件(0.1MNa2S204)、氧化條件(5%)和高離子強(qiáng)度條件(1.OMCaa)F長(zhǎng)期使用，90%以上的有機(jī)物改性劑仍然保留在沸石上。在有氧和厭氧條件下使用2～4個(gè)月，95%以上的有機(jī)物改性沸石保持不變，且改性沸石不影響水中微生物的活性；E；0w還試驗(yàn)了表面改性沸石的再生條件、鉻酸鹽飽和的改性沸石可用碳酸鈉／氫氧化鈉溶液沖洗再生，全氯乙烯飽和的沸石可用空氣吹脫法再生。這些再生方法都可原位進(jìn)行，再生后可恢復(fù)初始吸附能力國(guó)內(nèi)的朱利中等。。對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，分別用HDTMA、OTMAB、DTMAB、CPC、TPC改性膨潤(rùn)土，研究了有機(jī)膨潤(rùn)土處理水中苯酚、苯胺、對(duì)硝基苯、萘胺、萘酚、硝基苯和某些染料l2的適宜條件；并將有機(jī)膨潤(rùn)土與Ak(S04)3聯(lián)用處理廢水，可降低COD值，提高污染物的去除率，且大大加快了固液分離速度。

3、膨潤(rùn)土和沸石去除水中污染物的機(jī)理、規(guī)律和影響因素

在對(duì)用有機(jī)膨潤(rùn)土處理水中污染物進(jìn)行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，得出：有機(jī)膨潤(rùn)土的層間距和對(duì)有機(jī)物的去除率隨改性時(shí)所用表面活性劑的碳鏈長(zhǎng)度和加入量的增加而增大，當(dāng)加入量達(dá)到原土的陽(yáng)離子交換容量時(shí)，去除率和層間距達(dá)到最大值；有機(jī)物的辛醇一水分配系數(shù)越大，有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)其去除率也越大。探討了兩婁季銨鹽陽(yáng)離子改性的有機(jī)膨潤(rùn)土的吸著機(jī)理：

一類是短鏈烷基季銨鹽(四甲基銨、甲己基銨、三甲基芐基銨)改性的膨潤(rùn)土，此種有機(jī)膨潤(rùn)土通過(guò)吸附作用吸收水中有機(jī)物，吸收是非線性的，溶質(zhì)保留較強(qiáng)；另一類是含長(zhǎng)鏈烷基的(CH)N‘R(R為C2～C8的烷基)型季銨鹽改性的膨潤(rùn)土，它通過(guò)分配作用吸收水中有機(jī)物，吸收是線性的，溶質(zhì)保留較弱；還研究了用單一或兩種季銨鹽陽(yáng)離子改性的膨潤(rùn)土吸附非極性有機(jī)污染物的性能。就N型斜發(fā)沸石對(duì)堿金屬及堿土金屬離子的交換選擇性和斜發(fā)沸石的耐熱、耐硝酸性進(jìn)行了研究。EGonalez—Pradas等酬研究了膨潤(rùn)土用硫酸(025～2OON)活化和熱處理(110-400℃)后，表面性質(zhì)的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)：隨著酸濃度的增大，膨潤(rùn)土的表面酸中心和微孔體積增加；在實(shí)驗(yàn)的溫度和酸度范圍內(nèi)，經(jīng)2OON硫酸活化和ll&C處理的嘭潤(rùn)土，有撮大的表面積研究了HDTMA改性的濰石去除水中污染物的機(jī)理：由于大的表面活性劑分子不能進(jìn)入沸石孔穴內(nèi)部，表面活性劑分子僅僅在沸石表面的作用點(diǎn)發(fā)生作用，從而保留了其內(nèi)部陽(yáng)離子與無(wú)機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行交換的能力；由于表面活性劑疏水的長(zhǎng)碳鏈的相互作用，在沸石表面形成了類似膠束的一層覆蓋物，非極性有機(jī)化臺(tái)物由于在沸石表面表面活性劑形成的有機(jī)相中的分配而被去除、含氧酸陰離子由于和表面活性劑形成沉淀被去除。研究了在用HDT．VDt改性沸石及隨后的鉻酸根吸附過(guò)程中，抗衡離子(Br、C1、HSO4)的影響，發(fā)現(xiàn)HDTMA在沸石表面的吸附順序是HDTMABr>HDTMACI>HDTMA—HSO4，而鉻酸根的吸附順序是HDTMA—HS04>HDTMAC1>HDTMABr；他們還研究了改性沸石對(duì)全氯乙烯的去除規(guī)律，發(fā)現(xiàn)全氯乙烯的去除率和改性濰石的有機(jī)碳含量和表面活性劑分子在濰石表面的構(gòu)型有關(guān)，當(dāng)表面活性劑分子在沸石表面處于單層狀態(tài)時(shí)，全氯乙烯的去除效果最好。用傅利葉變換拉曼光譜研究了有機(jī)物改性沸石對(duì)鉻酸根的去除機(jī)理。研究了天然沸石對(duì)污水中重金屬離子cd(Ⅱ)、cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附過(guò)程，實(shí)驗(yàn)表明其過(guò)程為L(zhǎng)angmuir等溫吸附，他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算了吸附過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化、焓變和熵變。使用A型沸石除去污水中重金屬離子ca(1I)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中計(jì)算了選擇系數(shù)和交換分?jǐn)?shù)，同時(shí)也計(jì)算了吸附過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化、焓變和熵變。

存在問(wèn)題及應(yīng)用前景

綜上所述，對(duì)于天然膨潤(rùn)土和沸石及改性后的膨潤(rùn)土和沸石在污水處理中的應(yīng)用及其作用機(jī)理、規(guī)律和影響因素的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已作了一些報(bào)道。但是，目前這些研究還僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，且大多是用來(lái)處理水溶液，對(duì)于實(shí)際廢水中污染物的吸附處理研究的還較少。造成這種狀況主要是因?yàn)椋号驖?rùn)土是一種粉末狀粘土，經(jīng)水浸泡后發(fā)生溶脹，形成泥漿，固液很難分離。解決的方法是在用于污水處理前，先把嘭潤(rùn)土加工成一定的形狀，經(jīng)過(guò)一定處理后使其在水中能夠保持這種形狀。因此，適宜的加工條件是將膨潤(rùn)土用于實(shí)際污水處理時(shí)必須解決的首要問(wèn)題；(2)實(shí)際污水由于來(lái)源不同，成分復(fù)雜。因此，處理污水時(shí)的條件和隨后的再生條件的研究就需具體問(wèn)題具體分析，限制了此方法的快速推廣。目前，找們課題小組正致力于解決以上困難。盡管如此，通過(guò)前人的研究我們?nèi)钥煽闯鲇酶男耘驖?rùn)土或沸石作為污水處理劑，具有以下諸多優(yōu)點(diǎn)：

1、儲(chǔ)量豐富，價(jià)廉易得；

2、制備方法簡(jiǎn)單；

3、可去除水中無(wú)機(jī)的和有機(jī)的污染物；

4、具有較高的化學(xué)和生物穩(wěn)定性；

5、容易再生。

因此，可以預(yù)言有機(jī)物改性的膨潤(rùn)土或沸石將是取代傳統(tǒng)廢水處理材料的一個(gè)理想選擇，必將得到廣泛的應(yīng)用。