非金属矿物材料在环境污染治理中的应用
来源： 2020-11-24 14:21 点击：
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环境材料倡导绿色材料技术，而天然矿物是一类资源丰富、价格低廉、与环境协调性最佳的材料。膨润土、沸石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石等一些天然非金属矿物还具有净化环境和修复环境的功能，是理想的环境材料。
与其他环境材料相比，非金属矿物在环保领域中的应用具有以下4个特点：
（1）应用范围广，除了“三废”处理外，还适用于高科技发展产生的新污染，如各种射线辐射、电磁场、低频噪声等；
（2）非金属矿是自然、天然无机矿产，具有与天然环境的共生性和协调性，既能治理污染，又能恢复环境，回归自然；
（3）绝大部分非金属矿在环保中的应用都能循环利用，不产生二次污染，治污成本低；
（4）非金属矿具有天然自净化功能，在一般性环保技术不能解决的非点源区域性污染问题方面能发挥独特的作用，即非金属矿环境属性的地质技术特性，这是物理化学、生物治污方法所不能比拟的。
因此，研究与开发“资源型”环保矿物材料有着广阔的发展前景，既可扩大矿物资源的综合利用，又可大幅度地降低环境污染治理成本，产生明显的经济效益和社会效益。
1、膨润土
膨润土是一种主要由蒙脱石矿物组成的黏土岩，因具有很大的表面积和吸附能力，国内外近年来已开展了利用膨润土处理废水的各类研究，特别是应用于富营养化水体净化处理的研究更是受到人们的格外关注。而我国天然膨润土资源丰富，因此开发膨润土和改性膨润土水处
理剂具有广泛的应用前景。
对于有机污染物来讲，有机膨润土较其他膨润土具有更强的吸附能力。国外用季铵盐改性黏土去除水溶液中马拉硫磷和丁草胺，其中溴化十四烷基三甲基铵改性膨润土的效果最好，对两种农药的去除率分别为91.5%和73.25%。
改性膨润土吸附处理是一种很有发展前景的除磷新方法。胡巧开等采用Al3+改性膨润土，发现其对磷有较强的吸附去除作用。对含磷量小于11mg/L的废水，去除率大于95.5%，；吸附处理含磷废水后的膨润土，还可以作为农用肥料，既能为农作物提供磷肥，又能改良土壤，实现了估计废弃物和磷的循环利用。
2、沸石
沸石是一簇多孔含水的碱或碱土金属架状结构铝硅酸盐矿物，具有良好的选择吸附、离子交换及催化等性能，已成为具有重要地位的环境工程材料之一。美国、日本都已建造了一定规模的天然沸石污水处理厂。我国在沸石用于饮用水净化及工业污水处理方面取得了很多成果。以煤矸石、高岭土、膨润土等为主要原料生产人工合成沸石，用来代替传统洗涤剂中的助洗剂三聚磷酸钠，可大大减少洗涤废水中残余磷对生态环境的污染。
为进一步提高天然沸石的吸附、离子交换等性能，必须对天然沸石进行改性或改型处理。天然沸石的改型主要是改变沸石中阳离子类型，以提高其离子交换、吸附等性能。
沸石处理废水有以下优点：
储量丰富，价廉易得；
制备方法简单；
可去除水中无机的和有机的污染物；
具有较高的化学和生物稳定性；
容易再生。
3、硅藻土
硅藻土具有独特的孔结构，孔隙率高，质量轻，比表面积大，且具有一定的吸附性。此外，硅藻土表面为大量的硅羟基所覆盖，并有氢键存在。这些-OH基团是使硅藻土具有表面活性、吸附性以及酸性的根本原因。
硅藻土所具有的强大的吸附性使得其在污水处理过程中不但能去除颗粒态和胶体态的污染物质，而且能有效地去除色度和以溶解态存在的磷和金属离子等。
但由于我国硅藻土的品位普遍较低，其中硅藻含量偏低，而杂质含量较高，其应用领域受到限制。为了提高硅藻土污水处理的效果，需对硅藻土原土进行提纯、活化、扩容和改性等处理。
另外，由于硅藻土是一种天然矿物，硅藻土污泥的回收利用空间大，且稳定性好，经适当的处理可回用到农业、废水处理或建材等领域。
4、海泡石
海泡石是一种多孔状富镁硅酸盐黏土矿物，价格低廉，来源广泛，经活化后制得的吸附剂具有高效、可再生的优点，是一种很有前途的环境材料。
海泡石同时存在着位于硅酸盐“外表面”的硅烷醇基团形成的中性吸附位和用低价金属离子替代Si4+形成的负电吸附位，这两种位置在海泡石上的分布使得它对中性有机分子或有机阳离子有很强的吸附能力。海泡石不仅可用来吸附有机阳离子，近年来也有人尝试用它来吸附有机阴离子，并取得了很好的效果。
5、凹凸棒石
凹凸棒石又名坡缕石，是一种链层状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，由于其本身的特殊结构，凹凸棒石已在建材、采矿、化肥、食品、农药、印染、环保等领域得到广泛应用，被誉为“千种用土、万土之王”。
我国凹凸棒石黏土具有资源丰富、价格低廉的特点，因此凹凸棒石黏土越来越多地作为环境矿物材料用于各种废水的吸附处理
国内外不少的研究者对凹凸棒土作为天然廉价吸附剂在环境保护中的应用进行了有益的探索。凹凸棒土吸附剂应用研究范围已经涉及到室内空气和工业废气净化、印染、皮革、电镀、锅铁等行业废水治理，生活污水、污染废水、综合废水的治理。
来源：梁凯.非金属矿物材料在环境保护中的应用[J].地质与资源,2011,20(6):458-46
与其他环境材料相比，非金属矿物在环保领域中的应用具有以下4个特点：
（1）应用范围广，除了“三废”处理外，还适用于高科技发展产生的新污染，如各种射线辐射、电磁场、低频噪声等；
（2）非金属矿是自然、天然无机矿产，具有与天然环境的共生性和协调性，既能治理污染，又能恢复环境，回归自然；
（3）绝大部分非金属矿在环保中的应用都能循环利用，不产生二次污染，治污成本低；
（4）非金属矿具有天然自净化功能，在一般性环保技术不能解决的非点源区域性污染问题方面能发挥独特的作用，即非金属矿环境属性的地质技术特性，这是物理化学、生物治污方法所不能比拟的。
因此，研究与开发“资源型”环保矿物材料有着广阔的发展前景，既可扩大矿物资源的综合利用，又可大幅度地降低环境污染治理成本，产生明显的经济效益和社会效益。
1、膨润土
膨润土是一种主要由蒙脱石矿物组成的黏土岩，因具有很大的表面积和吸附能力，国内外近年来已开展了利用膨润土处理废水的各类研究，特别是应用于富营养化水体净化处理的研究更是受到人们的格外关注。而我国天然膨润土资源丰富，因此开发膨润土和改性膨润土水处
理剂具有广泛的应用前景。
对于有机污染物来讲，有机膨润土较其他膨润土具有更强的吸附能力。国外用季铵盐改性黏土去除水溶液中马拉硫磷和丁草胺，其中溴化十四烷基三甲基铵改性膨润土的效果最好，对两种农药的去除率分别为91.5%和73.25%。
改性膨润土吸附处理是一种很有发展前景的除磷新方法。胡巧开等采用Al3+改性膨润土，发现其对磷有较强的吸附去除作用。对含磷量小于11mg/L的废水，去除率大于95.5%，；吸附处理含磷废水后的膨润土，还可以作为农用肥料，既能为农作物提供磷肥，又能改良土壤，实现了估计废弃物和磷的循环利用。
2、沸石
沸石是一簇多孔含水的碱或碱土金属架状结构铝硅酸盐矿物，具有良好的选择吸附、离子交换及催化等性能，已成为具有重要地位的环境工程材料之一。美国、日本都已建造了一定规模的天然沸石污水处理厂。我国在沸石用于饮用水净化及工业污水处理方面取得了很多成果。以煤矸石、高岭土、膨润土等为主要原料生产人工合成沸石，用来代替传统洗涤剂中的助洗剂三聚磷酸钠，可大大减少洗涤废水中残余磷对生态环境的污染。
为进一步提高天然沸石的吸附、离子交换等性能，必须对天然沸石进行改性或改型处理。天然沸石的改型主要是改变沸石中阳离子类型，以提高其离子交换、吸附等性能。
沸石处理废水有以下优点：
储量丰富，价廉易得；
制备方法简单；
可去除水中无机的和有机的污染物；
具有较高的化学和生物稳定性；
容易再生。
3、硅藻土
硅藻土具有独特的孔结构，孔隙率高，质量轻，比表面积大，且具有一定的吸附性。此外，硅藻土表面为大量的硅羟基所覆盖，并有氢键存在。这些-OH基团是使硅藻土具有表面活性、吸附性以及酸性的根本原因。
硅藻土所具有的强大的吸附性使得其在污水处理过程中不但能去除颗粒态和胶体态的污染物质，而且能有效地去除色度和以溶解态存在的磷和金属离子等。
但由于我国硅藻土的品位普遍较低，其中硅藻含量偏低，而杂质含量较高，其应用领域受到限制。为了提高硅藻土污水处理的效果，需对硅藻土原土进行提纯、活化、扩容和改性等处理。
另外，由于硅藻土是一种天然矿物，硅藻土污泥的回收利用空间大，且稳定性好，经适当的处理可回用到农业、废水处理或建材等领域。
4、海泡石
海泡石是一种多孔状富镁硅酸盐黏土矿物，价格低廉，来源广泛，经活化后制得的吸附剂具有高效、可再生的优点，是一种很有前途的环境材料。
海泡石同时存在着位于硅酸盐“外表面”的硅烷醇基团形成的中性吸附位和用低价金属离子替代Si4+形成的负电吸附位，这两种位置在海泡石上的分布使得它对中性有机分子或有机阳离子有很强的吸附能力。海泡石不仅可用来吸附有机阳离子，近年来也有人尝试用它来吸附有机阴离子，并取得了很好的效果。
5、凹凸棒石
凹凸棒石又名坡缕石，是一种链层状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，由于其本身的特殊结构，凹凸棒石已在建材、采矿、化肥、食品、农药、印染、环保等领域得到广泛应用，被誉为“千种用土、万土之王”。
我国凹凸棒石黏土具有资源丰富、价格低廉的特点，因此凹凸棒石黏土越来越多地作为环境矿物材料用于各种废水的吸附处理
国内外不少的研究者对凹凸棒土作为天然廉价吸附剂在环境保护中的应用进行了有益的探索。凹凸棒土吸附剂应用研究范围已经涉及到室内空气和工业废气净化、印染、皮革、电镀、锅铁等行业废水治理，生活污水、污染废水、综合废水的治理。
来源：梁凯.非金属矿物材料在环境保护中的应用[J].地质与资源,2011,20(6):458-46
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