改性膨潤土在水處理劑中的研究

李爽　馬云波　王媛媛

摘 要：隨著我國水污染形勢日益嚴峻，使得人們對水污染治理表現出較高的關注，關于污水處理方式的研究也不斷增多。改性膨潤土作為新時期的一種水處理吸附劑，不僅在水處理上表現出較好的性能，而且自身也具有較高的環保特性，因此其得到較為廣泛的研究與應用。本文首先對改性膨潤土做簡單的概述，然后探討膨潤土改性作為水處理劑的具體方法，希望能夠通過此次研究對實際工作產生一定幫助。

關鍵詞：膨潤土 水處理劑 應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0127-02

膨潤土是一種具有多種性質的特殊土壤結構，也被人們稱之為“萬能土”。其在實際應用中表現出非常強的吸濕性和膨脹性，吸附水的體積量能夠超過自身的8～15倍左右，產生的體積膨脹量一般能夠達到自身的30倍左右[1]。同時，再加上其具備的粘結性、陽離子交換性等，使其作為水處理表現出較好的效果，但是據相關研究形式，膨潤土作為水處理劑仍有較大的提升改善空間，而為了使其作為水處理劑能夠取得更好的效果，還需對其改性做更加深入的研究。

1 膨潤土改性的意義

由于膨潤土自身具備的性能較多，這也在很大程度上限制其在水處理上的實際效果，而對膨潤土具有針對性的進行改性，不僅能夠有效提升其水處理效果，而且也為其實際應用創造出更多的可能，使其具備的價值得到更為充分的展現。例如雖然應用膨潤土能夠吸附廢水中的重金屬離子，完成對水質的處理和凈化，但是其在處理效率上顯得較為低下，而經過對其進行改性之后，去除率和去除速度都呈現明顯提升[2]。據相關統計數據顯示，經改性處理后的膨潤土應用于對低濃度的重金屬污染水質凈化時，對其中的鉛離去除率一般能夠達到90%以上；將改性膨潤土應用于印染廢水之中，其脫色效果相較于未改性前一般能提升30%～40%，由此可見對膨潤土做出適當的改性，并將其作為水處理劑進行應用具有十分積極的意義。

2 膨潤土作為水處理劑的改性研究

為有效提升膨潤土的水處理效果，對膨潤土做出適當的改性顯得尤為重要，對其改性的方法展開研究，主要可以分為鈉化法改性、酸改性以及焙燒土改性三種方式，下面對其做具體的研究。

2.1 鈉化法改性

鈣基膨潤土是一種較為常見的膨潤土類型，為促進其在水處理效果上得到提升，通常采用鈉化法改性。將鈣基膨潤土加入到碳酸鈉溶液之中，通過一系列的擠壓工藝，使膨潤土的顆粒能夠完全分散開來，使鈉離子能夠順利實現與鈣離子的置換，然后對溶液進行過濾，并使用蒸餾水進行清洗，使其酸堿度趨于中性，再將其置于150℃左右下做干燥處理，制作成為鈉基膨潤土[3]。從實際應用來看，完成改性后的鈉基膨潤土，在重金屬離子去除、脫色效果上都表現得更加的明顯。而對其改性后效果造成影響的主要因素表現在幾個方面：（1）擠壓工藝。擠壓過程應充分徹底，通過輪碾擠壓、雙螺旋擠壓等方式，切實發揮出擠壓過程中的剝片作用、溫度作用以及斷鍵作用，使鈉離子與鈣離子能夠充分完成置換；（2）控制膨潤土的濕度。為保證鈉化過程的充分性，通常需將膨潤土的濕度控制在20%～40%為宜，濕度過小，影響到擠壓的操作進行，濕度過大將會在很大程度上降低擠壓的效果。（3）控制膨潤土的粒度。為確保膨潤土有較細的顆粒，使其離子交換過程更加充分，在改性過程中通常需先將其粉碎到一定的程度。

鈉化改性：Z（Ca）+2Na+→Z（Na2）+Ca2+

2.2 酸化法改性

酸化法改性主要指的是將需要改性的膨潤土浸置到鹽酸溶液或硫酸溶液中，并將其做一定程度的加熱攪拌，在持續一段時間后對溶液進行過濾，并使用蒸餾水進行清洗中和酸堿度，再將其置于150℃左右下做干燥處理，當其顆粒還原到初始狀態時完成改性[4]。在該種改性方法中，膨潤土中含有的各種金屬離子（鉀離子、鈣離子、鈉離子等）會與酸發生反應，這使得膨潤土中原本存在的鍵力被削弱，晶層之間的間距增加，表面活性增大，其膨潤土的吸附性能得到明顯的提升。由此可以看出，采用酸化法對膨潤土做出改造能夠達到較好的改性效果，使其吸附能力和脫色能力都得到明顯提升，同時通過實踐應用對比發現，采用鹽酸對膨潤土進行改性比采用硫酸改性效果更好。

2.3 焙燒土改性

高溫焙燒土改性主要指的是通過焙燒來改變膨潤土的比表面積，從而使得其吸附能力得到增強。通常情況下，在一定的溫度范圍內，膨潤土的比表面積會隨著焙燒的溫度上升而增大，但是在超過一定的溫度范圍后，膨潤土的比表面積會隨著焙燒的溫度上升而出現逐漸下降[5]。為更好地了解高溫焙燒土改性的性狀，筆者在研究中取天然膨潤土進行焙燒土改性實驗，最終測得焙燒土在不同溫度環境下焙燒后的比表明積實驗數據，具體如表1所示，由此也充分證明上述觀點。

3 改性膨潤土作為水處理劑的實際應用

改性膨潤土作為一種較為新穎的水處理劑類型，其在當前人們的生活中已經得到較為廣泛的應用，如在環境保護中的應用、在農業生產中的應用、在食料添加劑中的應用等。

在日常生活中和工業生產中將產生將產生較多的廢水，如：印染廢水、味精廠生產廢水、日常生活煎炸廢油等，都可以采用改性膨潤土作為水處理劑，并且在實際應用中表現出較好的效果，有效去除率甚至能夠達到99%以上，對水資源起到較好的保護性作用[6]。此外在海面上如果輪船發生較大的泄漏，造成較多油污漂浮在海面之上，此時也可以應用改性膨潤土來進行回收，通過在其上撒膨潤土，使其凝結成塊之后便可順利回收。

改性膨潤土除在吸收重金屬離子和改善廢水顏色上有較好的表現外，還表現出較強的有機廢水處理效果和去磷效果。例如，通過X射線照射膨潤土，可以實現對膨潤土中的短碳鏈改性，使其具備非極性面和極性面兩種表面形式，而這兩種表面形式都能夠較好的作用于水處理中，對水樣中的有機物進行吸附；又如：當前水體中存在著較多的磷元素，使之表現出較為嚴重的富營養化現象，而這種污染形式同樣可以通過改性后的膨潤土來完成凈化，且治理的效果較為明顯。

4 結語

綜上所述，膨潤土是一種可再生性資源，對其進行科學的改性處理，能夠使其表現出較強的水處理劑效果，實現對各類水質污染的高效凈化，對水資源的保護起到十分積極的作用。因此，當前應當對膨潤土的改性做更加深入的研究，通過科學合適的改性，使其在某方面的處理能力得到進一步提升，從而在作為水處理劑應用中表現出更好的效果。

參考文獻

[1] 彭亞莉，林華，李海翔，等.改性膨潤土的制備及對Cu～（2+）、Cd～（2+）、Pb～（2+）的去除效果研究[J].工業安全與環保，2017，43（10）：16-20.

[2] 鄒成龍，梁吉艷，姜偉，等.改性膨潤土吸附處理重金屬離子的研究進展[J].安徽農業科學，2017，45（10）：53-55.

[3] 張歡，魚濤，屈撐囤.殼聚糖改性膨潤土吸附劑的制備及其在廢水中的應用[J].石油化工應用，2017，36（3）：1-5.