新型復(fù)合膨潤(rùn)土

　　控制環(huán)境中成分復(fù)雜、種類繁多的有機(jī)污染物,急需開發(fā)新型多功能吸附材料,以滿足節(jié)能減排的要求。膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)2功能可調(diào),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(jī)鹽制得膨脹性、疏水性較強(qiáng)的有機(jī)膨潤(rùn)土以來(lái),已成功開發(fā)多種新型膨潤(rùn)土吸附材料,如從長(zhǎng)碳鏈有機(jī)膨潤(rùn)土到短碳鏈有機(jī)膨潤(rùn)土、從單一陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土到雙陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土再到陰2陽(yáng)離子膨潤(rùn)土和陽(yáng)2非離子有機(jī)膨潤(rùn)土、從有機(jī)膨潤(rùn)土和無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土到有機(jī)2無(wú)機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土、從單一功能改性膨潤(rùn)土到多功能復(fù)合膨潤(rùn)土。1990年Smith等首先比較研究了10種不同烷基鏈長(zhǎng)的季銨鹽有機(jī)陽(yáng)離子改性制得的有機(jī)膨潤(rùn)土的吸附性能與作用機(jī)制。結(jié)果表明:用短碳鏈有機(jī)陽(yáng)離子改性的有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)非極性有機(jī)物呈非線性吸附、強(qiáng)的溶質(zhì)吸收、競(jìng)爭(zhēng)吸附、吸附熱較大,即為表面吸附作用(a2dsorption),適合低濃度有機(jī)廢水的深度處理;而用較長(zhǎng)碳鏈有機(jī)陽(yáng)離子改性的有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)非極性有機(jī)物呈線性吸附、弱的溶質(zhì)吸收、非競(jìng)爭(zhēng)吸附、吸附熱較小,即是有機(jī)物在有機(jī)膨潤(rùn)土長(zhǎng)碳鏈?zhǔn)杷橘|(zhì)中分配作用(partition)的結(jié)果,適合于高濃度復(fù)雜有機(jī)廢水的預(yù)處理,特別適合于去除廢水中難溶的微量持久性有機(jī)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(yáng)離子頭基有機(jī)膨潤(rùn)土;1995年Smith等首次用兩種不同碳鏈長(zhǎng)度的季銨鹽有機(jī)陽(yáng)離子合成了雙陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土,可有效吸附處理不同濃度的復(fù)雜有機(jī)廢水。2000年以來(lái)我們首次合成了陰2陽(yáng)離子有機(jī)膨潤(rùn)土、陽(yáng)2非離子有機(jī)膨潤(rùn)土,發(fā)現(xiàn)對(duì)水中有機(jī)污染物有協(xié)同去除效應(yīng);近期，又用帶芳環(huán)的芐基三甲基銨離子(BTMA+)改性低電荷密度(或減電荷)膨潤(rùn)土,同時(shí)利用硅氧烷表面的納米吸附位點(diǎn)和層間有機(jī)陽(yáng)離子的π2π芳環(huán)堆垛作用,有效去除廢水中難以被常規(guī)吸附劑捕獲的親水性芳香類化合物。

　　有機(jī)2無(wú)機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土的制備及其應(yīng)用研究起步較晚。1989年Faley首先利用有機(jī)2無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土處理有機(jī)廢水;1990年Srinivasan等用有機(jī)2無(wú)機(jī)黏土吸附工業(yè)廢水中的苯并[a]芘(BaP)和氯酚類有機(jī)污染物;1991年Michot等用非離子表面活性劑改性膨潤(rùn)土制得有機(jī)2無(wú)機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土,研究其吸附氯酚的性能。但有關(guān)有機(jī)2無(wú)機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土的納米結(jié)構(gòu)2效應(yīng)、吸附2混凝協(xié)同作用機(jī)理以及回收利用等方面的研究仍很少,制約其在環(huán)境污染控制與修復(fù)領(lǐng)域特別是廢水、廢氣處理中的應(yīng)用。雖然已見(jiàn)聚合羥基鐵2有機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土和聚合羥基鋁2有機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土同時(shí)吸附去除有機(jī)污染物和PO43-的報(bào)道,但相關(guān)研究?jī)H限于少數(shù)幾種陽(yáng)離子表面活性劑和無(wú)機(jī)聚合離子改性的有機(jī)2無(wú)機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土。

　　有機(jī)膨潤(rùn)土雖然對(duì)有機(jī)物有良好的吸附性能,但結(jié)構(gòu)功能較單一;為制備多功能有機(jī)膨潤(rùn)土,人們?cè)谥苽溆袡C(jī)膨潤(rùn)土的同時(shí),將其他功能試劑引入到膨潤(rùn)土層間。如孫洪良等用CTMAB和EDTA共同改性制得的有機(jī)膨潤(rùn)土2EDTA復(fù)合體,用于同時(shí)去除廢水中有機(jī)污染物和重金屬離子;Xiong等在有機(jī)膨潤(rùn)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(fù)合膨潤(rùn)土,在將有機(jī)污染物礦化成無(wú)害物質(zhì)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)膨潤(rùn)土的綠色再生循環(huán)使用。胡六江等在有機(jī)膨潤(rùn)土上負(fù)載納米鐵顆粒,同時(shí)實(shí)現(xiàn)吸附2還原去除廢水中硝基苯。這些新型復(fù)合膨潤(rùn)土拓展了其在有機(jī)污染控制與修復(fù)中的應(yīng)用。為提高有機(jī)膨潤(rùn)土吸附處理廢水的效率、簡(jiǎn)化工藝流程、降低處理成本,發(fā)明了有機(jī)膨潤(rùn)土合成2廢水處理一體化工藝;為提高吸附材料的穩(wěn)定性,合成了硅烷化有機(jī)膨潤(rùn)土。有關(guān)柱撐層狀礦物復(fù)合催化材料已有綜述。