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黏土礦物在亞甲基藍廢水中的應用研究進展

文檔作者：李思凡韓旭文檔來源：朝陽師范高等專科學校生化工程系		更新日期： 2026年05月24日	點擊數：
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PROGRESSONPREPARATIONANDPERFORMANCEOF
POLYBUTENEＧ１ALLOY
WangYuru,RenHe,HeShuyan,WuWei,WangWenyan
(DaqingPetrochemicalResearchCenterofPetrochina,Daqing１６３７１４,Heilongjiang,China)
Abstract:ProgressonpreparationandperformanceofpolybuteneＧ１alloywassummarized．ThepolybuteneＧ１
inＧreactionalloyandpolybuteneＧ１blendalloywereincludedinthisreview．Thepreparationprocess,thecrysＧ
tallization,themechanicalpropertiesandtherheologyofpolybuteneＧ１alloywerepointedoutinthispaper,
providingtheoreticalreferenceforindustrialapplicationsofpolybuteneＧ１alloy．
Keywords:polybuteneＧ１;inＧreactionalloy;blendalloy
黏土礦物在亞甲基藍廢水中的應用研究進展
李思凡,韓 旭
(朝陽師范高等專科學校生化工程系,遼寧 朝陽 １２２０００)
摘要:綜述了高嶺土、凹凸棒黏土、膨潤土和蒙脫石等典型黏土礦物在含亞甲基藍廢水中的應用,分析了黏 土
礦物的理化性質、改性方法、吸附機理及吸附效果等,討論了黏土礦物吸附劑的研究方向,為推進黏土礦物 材
料在廢水領域的發展提供思路.
關鍵詞:黏土礦物　吸附　亞甲基藍
中圖分類號:X７９１;TQ４２４　　文獻標識碼:A
　　亞甲基藍(MB)是一種應用廣泛的噻嗪類染
料,也是導致印染廢水色度高、毒性大、降解難、可
生化性差 的 主 要 污 染 物 之 一[１Ｇ３].MB水 溶 液 呈
堿性,對可見光吸收明顯,易于測定濃度.其結構
中具有包含發色基團的穩定的芳香族結構,導致
難以回收廢 水 中 的 MB.因 此,如 何 經 濟 高 效 地
對 MB進行降解和脫色是印染廢水治理的重要問
題.處理 MB印染廢水的方法主要有電化學法、
混凝/絮凝法、光催化法和吸附法[４Ｇ７],其中吸附法
以操作簡單、經濟高效、綠色環保等特點而被認為
是去除水中染料污染物最有效的技術之一[８].在
吸附劑的選擇方面,黏土礦物材料以儲量豐富、成
本低廉等特點在廢水處理方面受到了極大的關注.
黏土礦物是一類以鋁、鎂為主要成分 的 硅 酸
鹽材料,具有獨特的孔結構和較大的比表面積,在
儲能、陶 瓷 工 業、農 業 生 產、催 化 領 域 中 均 有 應
用[９Ｇ１５].利用黏土礦物材料中硅氧結構較強的親
水性和電負性等特性,可吸附廢水中極性有機物、
陽離子型污染物等.在保留黏土礦物原有骨架的
基礎上,對其進行適當的改性和修飾可以提升其
對某種特定污染物的吸附性.
本文闡述了高嶺土、凹凸棒土、膨潤土和蒙脫
石等典型黏土礦物的理化性能及其對廢水中 MB
的吸附效果和吸附機理,探討了黏土礦物材料作
　　收稿日期:２０２１ ０５ １１;修改稿收到日期:２０２１ １１ ０６.
作者簡介:李思凡(１９８８ ),女,碩 士,講 師,主 要 從 事 廢 水 治
理與材料分析研究.EＧmail:lisf０１０７＠１６３．com.
基金 項 目:遼 寧 省 教 育 廳 青 年 科 技 人 才 “育 苗 ”項 目
(JYT２０L０１).
　７８　　　　　　 精　細　石　油　化　工
SPECIALITYPETROCHEMICALS
第３９卷 第１期
２０２２年１月
為吸附劑今后的研究方向,為推進黏土礦物材料
在廢水處理領域的應用發展提供借鑒.
１　高嶺土
高嶺 土 的 主 要 成 分 為 Al２Si２O５(OH)４.其
結構由四面體硅酸鹽和八面體氧化鋁按 １∶１的
比例堆疊而成,層間通過氫鍵牢固地結合在一起.
高嶺土的性質與其形成的地質條件和礦物組成等
多種因素 有 關[１６].作 為 自 然 環 境 中 最 重 要 的 黏
土礦物之一,高嶺土作為吸附劑在 MB廢水處理
中有著一定的應用.
Ethaib等[１７]研究發現,在 pH 值為６的條件
下,高 嶺 土 用 量 為 １??５g 時,MB 的 脫 色 率 為
８９％,在６０min內達到吸附平衡狀態.
對高嶺土進行插層改性是提升其吸附性能較
為常用的方法.Lellou等[１８]研究發現,二甲基亞
砜改性 高 嶺 土 對 水 溶 液 中 MB 的 去 除 率 高 于
９７％,插層率 達 到 ９８％.吸 附 過 程 為 非 自 發、放
熱有序的 反 應.除 此 之 外,尿 素、NＧ甲 基 甲 酰 胺
也常用來插層改性高嶺土[１９Ｇ２０].這些有機物能夠
破壞高嶺土結構中硅氧烷和羥基鋁表面之間的層
間鍵,層間由親水性轉變為疏水性,進而提高了高
嶺土的吸附性能.
Khalil等[２１]研究 了 以 高 嶺 土Ｇ聚 苯 乙 烯 陶 瓷
膜對水中 MB的去除效果.結果表明,聚苯乙烯
在１０００℃下焙燒時可進 行 降 解,同 時 在 高 嶺 土
結構中留 下 很 多 孔 洞.這 有 助 于 提 升 高 嶺 土Ｇ聚
苯乙烯陶瓷膜對 MB的去除率.但再生膜經多次
使用后,其表面的游離位被 MB逐漸填滿,進而導
致吸附容量下降.
文獻[２２]報道,將高嶺土摻入纖維素基泡沫
結構中制備的吸附材料可有效去除 MB.
２　凹凸棒黏土
凹凸棒黏土是含水富鎂的硅酸鹽.其特殊的
層鏈狀結構中由于存在非等價陽離子類質同象置
換現象,故具有天然的負電性[２３].加之其獨特的
多孔結構,使凹凸棒黏土具備了吸附陽離子污染
物的性能.因此,凹凸棒黏土作為脫色工藝的新
型材料具有廣闊的應用前景.
天然凹凸棒黏土通常含有雜質礦物,通 過 改
性方法 可 提 高 其 在 水 處 理 中 的 應 用 效 果.張 雯
等[２４]發現,熱改 性 的 凹 凸 棒 黏 土 純 度 增 加,孔 道
得到疏通.在煅燒溫度為 ４００ ℃時,MB的 吸 附
率高達９９％以上.除此之外,有機改性也是提高
凹凸棒 黏 土 吸 附 性 能 的 常 用 方 法[２５].如 Zheng
等[２６]通過浸涂 法 用 聚 多 巴 胺 改 性 顆 粒 狀 凹 凸 棒
黏土,發現在室溫下改性凹凸棒黏土對 MB的最
大吸附量為９３??０６mg/g,MB脫色效果明顯.有
機改性的主要目的是使凹凸棒黏土表面包覆或接
枝親水性的負電荷官能團,以此與更多的陽離子
染料 MB發生靜電吸引過程.
近年來,水熱法成為提升凹凸棒黏土 吸 附 性
能行之有效的方法.有報道稱水熱處理后的凹凸
棒石 對 MB 的 吸 附 容 量 提 高 了 ４０mg/g[２７].若
在水熱過程中引入改性劑,則可以調控凹凸棒黏
土的結構.如 Wang等[２８]在 水 熱 過 程 中 引 入 硫
化鈉和硫酸鹽后,改性凹凸棒石衍生物對 MB的
去除率高達９９??８５％,同時具有良好的解吸性能.
改性劑的引入破壞了凹凸棒棒狀纖維結構,部分
氧化鋁轉化為硫酸鋁和硅酸鋁,層間距增大,從而
能夠截留更多陽離子污染物.
采用不同 方 法 對 凹 凸 棒 黏 土 進 行 功 能 化 改
性,可制得良好的吸附劑.對于粉末吸附劑在使
用過程中存在不易分離和回收的問題,可考慮將
吸附劑制 成 納 米 復 合 水 凝 膠 狀 來 解 決[２９].凹 凸
棒黏土具有獨特的棒晶形貌和孔道結構,在處理
有機污染物方面具有較大的應用潛能.
３　膨潤土
膨潤土是以蒙脫石為主要成分的層狀硅酸鹽
黏土礦物,比表面積較大,離子交換能力較強[３０].
天然膨潤土表面具有獨特的負電性,可通過靜電
作用吸 引 陽 離 子 污 染 物.Puchongkawarin等[３１]
研究表明,鈉基膨潤土對 MB的吸附過程是吸熱
自發進行的.但天然膨潤土層間距較小,親水性
較強,在使用時存在雜質離子易堵塞孔隙及吸附
過程不穩定等問題,故通過改性方法來提高膨潤
土的吸附性能顯得尤為重要.
Meng等[３２]研究 表 明,多 面 體 低 聚 倍 半 硅 氧
烷(POSS)和季銨鹽類表面活性劑復合改性膨 潤
土對 水 中 MB 去 除 率 比 鈉 基 膨 潤 土 高 出 ４０％.
膨潤土層間結構因插入了季銨鹽長碳鏈而具有疏
水增溶作用,同時,POSS結構中的負電荷也加強
了與 MB陽離子的靜電效應,進而使該復合改性
膨潤土達到良好的吸附效果.
Alekseeva等[３３]研 究 了 乙 基 纖 維 素Ｇ膨 潤 土
膜復合材料對 MB的吸附活性.紅外光譜分析表
明,復合 材 料 的 含 氧 基 團—C—OH、—Si—O—H
第３９卷 第１期 李思凡,等．黏土礦物在亞甲基藍廢水中的應用研究進展 ７９　
和 MB的供電子中心形成氫鍵,使 MB的吸附效
率提高２??５倍,吸附平衡時間明顯縮短.可 以 預
見,含羥基纖維素的天然生物聚合物插層膨潤土
改性可有效 吸 附 工 業 廢 水 中 的 MB,是 環 境 友 好
水處理劑的 開 發 材 料.Oussalah等[３４]將 天 然 膨
潤土包覆在海藻酸鹽中.他們發現,與天然膨潤
土相比,海藻酸鹽/膨潤土微珠對 MB的最大吸附
量提高８９２mg/g.此吸附劑制備成本低廉,包埋
工藝為膨潤土處理廢水提供一定的參考價值.
膨潤土可通過靜電效應或離子交換反應來吸
附廢水中的難降解的有機污染物.改性膨潤土主
要 是 改 變 其 層 間 的 親 水 性,以 更 有 利 于 吸 附 如
MB等陽離子染料物質.但膨潤土基復合材料的
回收再生和循環利用技術還應進行深入研究[３５].
４　蒙脫石
蒙脫石由上下２個二氧化硅四面體夾一層氧
化鋁八面體組成,內部由原子間形成共價鍵使結
構變得牢固穩定,層間分子間作用力較弱,水分子
較易插入其中導致蒙脫石具有膨脹性.蒙脫石具
有較大的比表面積,層間具有永久負電性,這些特
性使蒙脫石礦物具有吸附陽離子有機污染物的潛
能[３６Ｇ３７].
Onwuka等[３８]證 實 了 硫 酸 活 化 蒙 脫 石 可 以
有效吸附水溶液中的堿性染料 MB.在最佳條件
下,酸 化 蒙 脫 石 對 MB 的 吸 附 量 是 原 蒙 脫 石 的
８２??３４倍,且 在 １００min內 達 到 吸 附 平 衡.酸 處
理后的蒙脫石保留了片狀結構,表面變得均勻、干
凈,層間距增大.
有機 改 性 蒙 脫 石 也 常 用 于 廢 水 處 理 領 域.
Boudjemaa等[３９]用 正 十 六 烷 基 三 甲 基 氯 化 銨 改
性蒙脫土(OMMT),在最佳吸附條件下,OMMT
對 MB的脫色率達到９４％,且在６０min左右達到
吸附平衡.改性后的蒙脫土由于季銨鹽通過離子
交換和接枝方式插入層間空間,導致層間距增大,
形成更大的 孔 隙,從 而 使 OMMT 體 積 吸 附 容 量
增大.Stanly等[４０]研 究 多 聚 磷 酸 (PPA)改 性 蒙
脫土去除水中有機染料的可行性.結果表明,改
性蒙脫土在１０min內對陰、陽離子染料去除率均
在９０％以 上,但 由 于 改 性 蒙 脫 土 zeta電 位 值 增
加,故 對 陽 離 子 染 料 MB 具 有 更 好 的 吸 附 效 果.
在改性過程中,PPA 上的磷酸基團與蒙脫土中的
鈉離子發生陽離子交換反應,使蒙脫土具有更大
的比表面積和高度的微孔隙來吸附污染物.由此
可見,有機改性主要通過蒙脫石中的陽離子與改
性劑中的有機大分子進行簡單的離子交換反應,
以改善蒙脫石的表面性質,進而增強其對堿性染
料的吸附效果.
較強的陽離子交換性使蒙脫石易于吸附陽離
子,也可增加蒙脫石比表面積,進而增加其吸附容
量.在實際應用中,改性蒙脫石在污水處理中應
用較為廣泛.
５　展　望
黏土礦物來源廣、成本低、層 狀 結 構 獨 特,是
去除廢水中難降解污染物的有力吸附劑.目前,
黏土礦物的改性主要通過改變表面性質、層間結
構等來提高其吸附 MB的性能,而吸附性能又與
改性劑結構、黏土礦物性質有關.因此,應不斷探
究新方法、新技術,以拓展黏土礦物應用的廣度和
深度.結合黏土礦物材料的特點,應在以下幾個
方面進行重點研究.
１)黏土礦物吸附材料通常為粉體,吸附污染
物后,脫 除 廢 液 中 的 粉 末 吸 附 劑 存 在 一 定 困 難.
為了提高實際應用,可以研究將黏土礦物與羧甲
基纖維素或殼聚糖等天然有機物結合制備新型薄
膜復合材 料[４１].黏 土 礦 物 與 天 然 有 機 物 均 廉 價
易得,不僅使黏土成為易分離吸附材料的原料,而
且有可能改善一些復合膜穩定性差、在水溶液中
的應用限制等問題.
２)優化重構黏土礦物的微觀結構,探究制備
納米級尺寸的黏土材料,以解決黏土礦物孔道擴
散受限問題.目前,除已有膨潤土等礦物合成納
米吸附劑的報道之外,滑石[４２]、蛇紋 石[４３]和 海 泡
石[４４]等黏土礦 物 吸 附 MB的 研 究 也 在 向 納 米 技
術方向發展.但在納米吸附劑回收技術上的研究
還比較欠缺,吸附 MB的機制也需要深入探討闡
明.開展以天然黏土礦物為原料綠色合成吸附劑
的相關研究,將廉價的天然黏土資源轉化成高附
加值的廢水處理劑,將具有重要的研究意義與經
濟效益.
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Fe３O４attachedsepiolite/poly(vinylalcohol)nanocomposＧ
iteasamagneticallyseparabledyeadsorbent[J]．Journal
ofPolymersandtheEnvironment,２０２０,２８(１):２１１Ｇ２１９．
RESEARCHPROGRESSONTHEAPPLICATIONOFCLAY MINERALS
IN METHYLENEBLUE WASTEWATERTREATMENT
LiSifan,HanXu
(DepartmentofBiochemicalEngineering,ChaoyangTeachersCollege,
Chaoyang１２２０００,Liaoning,China)
Abstract:Theapplicationoftypicalclaymineralssuchaskaolin,attapulgite,bentoniteandmontmoＧ
rilloniteinthetreatmentofwastewatercontianingmethylenebluewasreviewed．Thephysicaland
chemicalproperties,modificationmethods,adsorptionmechanismandadsorptioneffectofclayminerＧ
alsareanalyzed．Theresearchdirectionofclaymineraladsorbentsinthefutureisdiscussed,which
providesideasforpromotingthedevelopmentofclaymineralmaterialsinthefieldofwastewatertreatＧ
ment．
Keywords:clayminerals;adsorption;methyleneblue
８　２　　 精　細　石　油　化　工 ２０２２年１月

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