一.导言
凹凸棒土又称坡缕石，是一种含水、富含镁和铝的2∶1层状海泡石硅酸盐粘土矿物。其晶体化学式为Mg5(H2O)4(Si4O)2(OH)2，由两个平行的硅氧四面体组成，两条链由六酸镁原子相连。四面体链之间形成平行于链的通道，通道中充满水分子。在电子显微镜下，下颗粒呈雷锋纤维状，长0.1 ~ 1μ m，凹凸棒石常带少量负电荷。
凹凸棒土比表面积大，吸附性能好，来源广泛，成本低，储量丰富。作为一种吸附剂，它在去除废水中的重金属方面越来越受到关注。
二是凹凸棒石对重金属的吸附效果
据报道，用硝酸改性的凹凸棒石对废水中Cu2+的去除率接近99%。同时，吸附剂的再生实验表明，在重复使用过程中吸附量下降平缓，可以重复使用。酸碱活化后的凹凸棒石对Cr(VI)有很好的吸附效果。在最佳条件下，吸附含Ni2+废水可以降低废水中Ni2+的浓度。凹凸棒石动态吸附对Th(ⅳ)的去除率为99.8%。酸改性和热处理改性凹凸棒土吸附铀的去除率分别为92.8%和94.94%，吸附容量分别为37.11和37.00mg/g。
3.凹凸棒石吸附重金属的影响因素
(1) pH值
PH值是影响凹凸棒土吸附效果的重要因素。在低pH值时，溶液中有大量H+与重金属离子竞争吸附剂的吸附位置；然而，在高pH值下，多价金属的水解离子比未水解的更容易被溶液中的固体颗粒吸附，这主要是因为重金属离子以羟基配位离子的形式存在。
结果表明，随着pH值的升高，凹凸棒石表面负电荷增加，对Cd2+的吸附能力增强。在中性和碱性条件下，吸附量的增加也与溶液中OH-和Cd2+增加形成氢氧化镉有关。当pH值为4 ~ 6时，凹凸棒石对Pb2+的吸附量趋于稳定，超过此范围后逐渐增加，因为铅主要以Pb2+的状态存在。当pH > 7时，Pb2+形成氢氧化物沉淀。此时坡缕石可以吸附、交换、沉淀Pb2+，导致吸附量逐渐增加。凹凸棒石对Cr (ⅵ)的吸附研究表明，当pH值在7 ~ 8范围内变化时，Cr (ⅵ)的去除率逐渐降低，因为在酸性条件下Cr(ⅵ)以Cr2O72 -的形式存在，在碱性条件下以CrO42 -的形式存在。
(2)吸附时间
吸附平衡时间的确定对实验结果的准确性有一定的影响。凹凸棒土用于吸附Cu2+，60分钟后吸附达到平衡。Cd2+的吸附在20min内产生快速吸附，之后去除率没有明显增加。
(3)金属离子的初始浓度
金属离子的初始浓度是影响凹凸棒石吸附的另一个重要因素。随着初始浓度的增加，凹凸棒石对吸附位点的竞争加剧，吸附量增加，但去除率降低。随着浓度的增加，凹凸棒石的吸附量逐渐增加，但去除率降低，即吸附量小于溶液中Cd2+浓度增加引起的Cd2+增加量。凹凸棒石用于吸附含Ni2+废水，去除率随着Ni2+初始浓度的增加而降低。
(四)凹凸棒土用量
适量的凹凸棒土可以提高其经济效益。凹凸棒石对Cr (ⅵ)的吸附实验表明，当初始浓度为10mg/L，投加量低于20g/L时，去除率随投加量的增加而迅速增加，但投加量超过20g/L后，去除率变化缓慢；凹凸棒土用于吸附Cd2+[1]。当初始浓度为10mg/L，投加量低于40g/L时，Cd2+的去除率随着投加量的增加而迅速增加。当投加量超过40g/L时，吸附率增加，但幅度不大。
(5)修改方法
天然凹凸棒土的吸附能力相对较弱，在使用中需要进行改性。常用的改性方法有活化处理、负载复合法、酸碱改性和离子改性。
高温焙烧改性凹凸棒土可以吸附Ni2+，提高了Ni2+的吸附效果。Pb2+和Cd2+的去除率可达91%，Pb2+的去除率可达75%。用不同浓度的磷酸改性后的凹凸棒土可以吸附废水中的Pb2+。改性后比表面积增大，去除率接近99%。利用Keggin离子改性凹凸棒土吸附废水中的Cr (ⅵ)，对水溶液中的CrO42 -和HcrO4 -具有良好的吸附性能。改性凹凸棒土对几种重金属的吸附效果如表1所示。
表1 改性凹凸棒石吸附重金属的条件与吸附量| pH值 | 吸附的重金属 | 土壤用量/克·升-1 | 吸附时间/毫米 | 金属离子的初始浓度/毫克·升-1 | 吸附容量/毫克克-1 | 酸处理和400℃焙烧五 | Pb2+ | 70 | 40 | 200 | 26 | 在300℃下烘烤- | 镍离子 | 40 | 60 | 71 | 1.75 | 酸活化6.5 | Cr6+ | 20 | 20 | 10 | 0.41 | 盐酸处理五 | 镉离子 | 40 | 20 | 10 | 0.25 | 盐酸处理- | Cr3+ | 30 | 240 | 50 | 1.39 | 硝酸处理四 | 铜离子 | 30 | 20 | 100 | 3.3 | 硫酸处理九 | 铜离子 | 10 | 60 | 10 | 8.65 | Keggin*离子修饰七 | 六价铬 | 10 | 90 | 10 | 3.59 |
四。吸附机理和吸附等温线
(一)吸附机制
凹凸棒石对重金属离子的吸附机理一般包括表面络合、凹凸棒石八面体阳离子取代金属离子、离子电吸附、凹凸棒石诱导金属离子水解沉淀等。
凹凸棒石吸附Cu2+的机理主要是其表面水合作用诱导Cu2+水解以及与有水解危险的颗粒之间的静电相互作用。对Cu2+和Zn2+的吸附结果表明，凹凸棒石表面水化诱导的重金属离子水解和与水胶体颗粒的静电作用是吸附重金属离子的主要机制。吸附中低放射性核素Sr和Cs的凹凸棒土具有吸附部分阴、阳离子并使这些离子保持交换状态的能力，从而达到吸附和去除重金属的目的。
(2)吸附等温试验
凹凸棒石的吸附等温线一般符合Freundlich和Langmuir方程:凹凸棒石对Cd2+的吸附符合Freundlich和Langmuir方程；Pb2+的吸附符合Frerndlich方程。Cu2+的吸附符合Freundlich和Langmuir方程。磷酸改性凹凸棒土对Pb2+的吸附符合Langmuir方程。
动词 （verb的缩写）结论。
凹凸棒土处理重金属废水具有以下优点:1 .储量丰富，价格低廉；2、制备工艺简单；3.性能稳定；4.吸附效率高。因此，凹凸棒土将在重金属废水处理中发挥越来越重要的作用。目前，国内凹凸棒石吸附处理重金属废水仍处于实验室阶段，实际应用研究较少。今后的研究重点应放在:1)对吸附机的深入研究；2)将实验结果应用于实际环保处理；3)研究经济实用的回收方法，提高重复利用率。
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