龚文琪
（武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉 430070）
一、内容简介
1）实验结果表明，插层剂的加入量影响蒙脱石有机插层复合物的晶层间距，制备蒙脱石有机插层复合物的最佳插层剂加入量为120%CEC，此时制备的钙基蒙脱石有机插层复合物（GY）的晶层间距由钙基蒙脱石（原土）的1.556nm提高到1.818nm，钠基蒙脱石有机插层复合物（NY）的晶层间距由钠基土（钠化土）的1.296nm提高到2.045nm。有机改性后的蒙脱石对Cr（Ⅵ）的吸附效果明显高于原土和钠化土，其吸附去除率随改性时插层剂加入量的增大而增大，当超过100%CEC后则对低浓度Cr（Ⅵ）废水的吸附去除率不再随插层剂加入量的增大而增大。吸附去除率受pH值、反应时间、吸附剂投加量和废水初始浓度等因素影响。蒙脱石有机插层复合物吸附的最佳pH值为3，吸附平衡时间为60 min，吸附去除率随吸附剂投加量的增加而增加，随初始浓度的增加而降低。在最佳实验条件下即pH值为3，吸附反应时间为60 min，吸附剂投加量为2 g/100 mL时对含Cr（Ⅵ）废水吸附去除率达98%，处理后废水的残留浓度低于国家规定的排放标准。研究表明，Cr（Ⅵ）在水中主要以
2）采用无机-有机柱撑技术，以湖北钟祥天然钙基累托石为原料，经过选矿提纯，钠化改型，用TiCl4制备柱化剂，然后用该柱化剂和十六烷基三甲基溴化铵在不同条件下对钠基累托石进行无机-有机柱撑。钠化后累托石胶质价为钠化前的7.5～16倍，膨胀性能提高了5～25倍，膨润值提高了约10倍。流变性、湿干压强度均显著提高。柱化剂的制备通常采用碱液水解AlCl3制备羟基铝Keggin离子作为柱化剂，而采用的羟基钛离子直径大于羟基铝离子，以它作柱化剂可获得更大层间距，但其制备较为复杂，不易控制。特别是TiCl4在空气中极易水解，研究采用在氮气环境中进行反应解决了这一问题。研究尝试在无机柱撑形成的柱撑累托石的基础上用十六烷基三甲基溴化铵进一步进行无机-有机柱撑，这样可以更加有效地撑开膨润土的层间距，并且其热稳定性也得到明显改善，从而得到更优品质的柱撑产品。通过无机-有机柱撑累托石对含Cr（Ⅵ）废水的吸附处理条件优化正交实验，确定了吸附处理工艺条件，吸附去除效果达到98.0%。实验研究表明，无机-有机柱撑累托石对含Cr（Ⅵ）废水的吸附去除效果明显高于原土和钠化土，是一种性能优良的新型粘土矿物功能材料。
3）利用针铁矿处理含铬模拟废水以及大冶有色金属公司的实际废水的实验，得出了最佳吸附处理条件，对铬离子的吸附去除率最高达到98.26%。用吸附了铬离子的针铁矿进行的二次吸附实验，去除率达到80%左右，表明该针铁矿可以重复利用。淡水介质中的解吸实验（条件同吸附实验，样品吸附时的初始浓度为20mg/L）发现，Cr3＋的解吸率为0.318%，
目前制约矿物材料在含重金属废水处理中应用的主要问题是矿物材料吸附重金属离子后的解吸、再生与重金属离子的回收。吸附了重金属离子的矿物材料如不再生处理，会形成固体废弃物，侵占土地并造成二次污染。现在，国内外的矿物材料再生主要采用酸、碱、盐等化学试剂或强热、磁场、微波等方法再生。这些方法要么再生效果不佳，要么使矿物结构发生改变，使矿物材料无法多次重复使用。项目采用液膜乳液提取技术使矿物材料吸附重金属离子后解吸、再生并重复使用，使重金属离子得到回收，避免造成二次污染。该技术经过对多种重金属离子（Cu2＋、Pb2＋、Cr3＋、Ni2＋）及矿物材料（累托石、膨润土、沸石）的反复试验，均取得了良好的效果并已申请国家发明专利（回收矿物材料界面重金属离子的液膜乳液技术）。
二、推广应用
本项目所取得的成果具有创新性，为有效去除废水中的重金属离子提供了高效价廉的粘土矿物水处理剂，同时也为我国丰富价廉的粘土矿物原料开辟了新的应用领域，具有理论意义与应用前景。
例如，我们制备的蒙脱石有机插层复合物、无机-有机柱撑累托石及针铁矿等水处理功能材料对含铬废水的吸附去除率均达到98%，经处理后的残留浓度低于国家规定的排放标准（0.5 mg/L）。对于大冶有色金属公司冶炼厂的含重金属实际废水的处理也取得了成功。