黏土礦物材料在含鈾廢水處理中的應用

2020年中國環境礦物材料創新發展大會暨第十四屆中國凹土高層論壇將於10月9-11日在江蘇盱眙舉辦，請關注微信公眾號「粉體技術網」

---

　黏土礦物通常由矽氧四面體片和鋁氧八面體片以不同比例通過共用氧連接起來的層狀結構，具有比表面積大、陽離子交換能力強、能夠對重金屬及有機質吸附等特性，可利用其可變電荷表面對鈾離子的吸附、解吸、沉澱來控制鈾元素的遷移、富集，是應用於溶液中鈾富集吸附和廢水中鈾去除、回收利用的理想吸附材料。
　　
　　1、高嶺土類材料
　　作為自然環境中最重要的黏土礦物之一，高嶺土在固定和延緩汙染轉移中起著關鍵作用。近年來，高嶺土對有關鈾醯離子的吸附研究出發點都是基於高嶺土表面存在著能夠與鈾醯離子發生配合反應的功能基團，通過高嶺土改性獲得具有更優良吸附性能的材料是鈾吸附材料的未來主要研究方向之一。
　　
　　王光輝等對高嶺土經煅燒後酸活化改性，並比較了天然高嶺土和改性高嶺土的吸附效果。結果表明，改性後的高嶺土對鈾的吸附量隨接觸時間的延長而增大，60min內達到吸附平衡，對鈾的吸附效率由15%提高到81%。
　　
　　2、凹凸棒黏土類材料
　　
　　凹凸棒石具有獨特的層鏈狀晶體結構，纖維細長，多孔，表面積較大，具有良好的吸附性能。凹凸棒石所含的Si4+被Al3+置換，出現的剩餘負電荷使其能從水溶液中吸附重金屬離子和放射性核素。
　　
　　天然存在的凹凸棒黏土通過活化或者改性處理，賦以複合材料獨特性能，能夠廣泛應用於環境廢水處理，放射性核素鈾的去除、富集、利用提供一種廉價的吸附分離材料。
　　
　　張金流等對凹凸棒黏土進行酸和熱活化改性，結果表明，質量分數5%HCl酸活化和400℃熱活化樣品達到最好的吸附效果，對鈾的吸附效率分別達到92.8%和94.95%，其最大吸附量分別為37.11mg/g和37.90mg/g。凹凸棒黏土酸處理後，HCl去除黏土中酸溶性礦物如碳酸鹽以及活化了晶體內外表面，增加表面活性點數量和增大比表面積，處理後凹凸棒黏土提高了對鈾的吸附性能。熱活化凹凸棒黏土除去黏土中的沸石水和部分結晶水，增大了比表面積和孔隙度，改善對鈾的吸附性能。
　　
　　3、蒙脫石類材料
　　蒙脫石具有膨脹性大、離子交換能力強、能夠吸附大量的鈾等優點，在含鈾廢水的吸附材料應用前景中有巨大的潛力。但是，天然蒙脫石處理含鈾廢水效率不高，可通過改性提高其吸附容量和吸附性能。
　　
　　張志賓等用十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）改性蒙脫土，製備出季胺鹽陽離子插層蒙脫土並對鈾醯離子在該材料上的吸附過程及性能進行了研究。結果表明，插層後的蒙脫土的層間距由1.21nm增加到4.09nm，季胺鹽陽離子插層改性促進了蒙脫土對鈾醯離子的選擇性吸附，改性後的蒙脫土對鈾的去除率達到98%以上。
　　
　　4、埃洛石類材料
　　
　　埃洛石是一種結構獨特、對環境友好、低廉易得的天然黏土礦物，利用獨特的結構特點和吸附特性能夠製備出具有高效吸附鈾的複合材料，在鈾吸附材料領域中有著非常大的潛力。
　　
　　譚天社等研究發現，埃洛石對鈾（VI）的吸附主要以靜電引力為主，也可能是管道包容和沉澱吸著，且吸附過程是可逆的，主要吸附形式為外層配合或離子交換。
　　
　　5、伊利石類材料
　　伊利石是一種穩定、高承載能力、低成本的黏土礦物，是一種較好的吸附劑，可去除溶液中重金屬；同時伊利石也是一種有用的載體材料，可以減少聚集效應，提高其活性和承載能力，是一種高效、優良的鈾吸附材料。
　　
　　崔瑞萍等研究了伊利石對水溶液中鈾的吸附行為及吸附機理，結果表明，伊利石與水溶液中低含量的鈾發生吸附反應的過程中，鈾離子與伊利石中的R-OH基團螯合形成配合物，且伊利石吸附鈾的機理表現為絡合吸附機理。
　　
　　
　　來源：朱益萍,王學剛,聶世勇,等.黏土礦物材料在含鈾廢水處理中的應用研究進展[J].水處理技術,2019,45(7):13-17.