高岭土在环保中的应用

随着工业文明的迅猛发展，人类对环境的污染和破坏达到了足以威胁自身生存和发展的程度。环境污染物的消除需要消耗大量的能源，给能源产业提出了严峻挑战。寻找一种较为廉价的环境净化材料，降低污染物的处理成本，提高净化效率，已成为环境保护中亟待解决的问题。

层状硅酸盐黏土矿物的储量丰富、价格低廉。因其独特的层状结构而具有良好的吸附性能和离子交换性能，在废水、废气及土壤修复等众多环境治理领域表现出广阔的应用前景。

高岭土在水处理中的应用

水污染是指水体因某种物质的介入而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的利用、危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

对水源水的净化

自20世纪70年代以来，氯消毒产生的副产物引起了人们的广泛关注。1972年鲁克博士在鹿特丹自来水厂首先发现处理后的饮用水中有三卤甲烷。70年代中期美国环境保护署选定80个城市对原水和处理水中的X化物进行检测，证实了饮用水中含有三直甲烷是普遍存在的现象。随着检测技术的改进，在自来水中还发现了其它消毒副产物，如卤代乙酸、卤代酮、卤代醛、卤代酚等，另外还有强致突变物3-氯-4-二氯甲基-5-羟基-2，5-呋喃酮等。因此，对水源水的净化问题日益受到人们的关注。

对水源水的消毒

目前，自来水厂的混凝絮凝消毒大多数是使用无机高分子混凝絮凝剂和氯气。氯气作为消毒剂虽然杀死了病菌和微生物，但同时也产生了CHCl3、CCl4和CH2ClCOOH等一系列有毒有机物，它们都有严重的“三致效应”(致癌、致畸、致突变)。

陈瑞福等(2003)采用天然高岭土为原料，加入一定量的A12O3、SiO2和Fe2O3，经与Na2CO3、KC1O3混合，高温(750〜850℃)固相反应约3h后制得改性高岭土，研究了改性高岭土的不同Al/Si摩尔比、pH值和投加量对水源水的混凝絮凝除浊和杀菌效果的影响。结果表明，改性高岭土在pH值为6.5〜8.5、Al/Si摩尔比为5.0(Al=10.5%,Si=2.1%,Fe=3.8%),剂量为200×10-6时对水源水的除浊和消毒效果较好。这是因为pH值在6.5〜8.5范围内，改性高岭土中铝酸盐生成了具有较高正电荷的高聚羟基铝配离子，它的相对含量较高，对电负性的浊液有较强的电中和作用，同时改性高岭土中的硅酸盐生成聚硅酸，起到吸附架桥絮凝作用，生成的Al(OH)3胶体还具有卷扫絮凝作用。较高Al/Si摩尔比的改性高岭土，虽然其高正电荷的聚羟基铝配离子含量高，但起絮凝作用的硅酸含量低;较低的Al/Si摩尔比的改性高岭土，虽然其硅酸含量较高，但高正电荷的聚羟基铝配离子含量较低，所以较高和较低Al/Si摩尔比的改性高岭土生产工艺较差。另一种原因是pH值为6.5〜8.5，改性高岭土生成羟基铝配离子的离子强度较大，水合能力强，结果使硅藻土溶胶表面的水化膜变薄或水化膜脱附引起溶液中羟基铝配离子的浓度变小，由稀释热引起的吸附能足以克服具有电负性硅藻土表面电荷间的斥力，使其局部浓度升高，有效碰撞增多而发生凝聚。同时，高铁酸盐在氧化还原过程中转化为具有优良絮凝能力的三价铁离子和具有吸附作用的Fe(OH)3。

改性高岭土加工技术对源水的杀菌效果表明，对于细菌菌落数为230个/mL、大肠菌群为3500个/L的源水，在pH值为6.5和确定投加量时，不同Al/Si摩尔比(3.5〜10)的改性高岭土的杀菌效果显著，细菌菌落数为23〜28个/mL，大肠菌群少于3个/L。这是因为改性高岭土中的高铁酸盐具有强的氧化性，对源水中的细菌特别是对大肠菌群具有优良的杀死效能。在弱酸性条件下，高铁酸盐分解速率快，氧化性强，同时生成的Fe3+和Fe(OH)3以及羟基铝配离子和硅酸的混凝絮凝吸附作用增强了去除细菌的效能。净化水的浊度低于2.5NTU，细菌菌落数为23个/mL，总大肠菌群小于3个/L，均达到国家饮用水标准。pH值为10.5以上几乎无除浊效果。

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