【原创】水体藻类富营养,改性蛭石来帮忙!


来源:中国粉体网   茜茜

[导读]  近年来我国对于环境保护的程度格外的重视,在各个方面都开展了相应的督察,但在注重经济发展的当今世界,为了获得可观的经济利益,实现国民生产总值的提高,提高国际地位等方面原因,有发展必然要产生污染,特别是一些大型重工企业,对于环境造成的污染不容小觑。

中国粉体网讯  近年来我国对于环境保护的程度格外的重视,在各个方面都开展了相应的督察,但在注重经济发展的当今世界,为了获得可观的经济利益,实现国民生产总值的提高,提高国际地位等方面原因,有发展必然要产生污染,特别是一些大型重工企业,对于环境造成的污染不容小觑。


由于近两年的我国对环境的重视与整治,雾霾天气渐渐减少。另外,我国在大气环境方面得到了上级政府的重视,但环境保护不止大气一方面,还包括水体、湿地、自然保护区等方面。另外,我国水体富营养化的情况也是不容乐观。


针对上述出现的情况,我们反复思索,怎样才能在既不耗费大量的人力物力的情况下,又能解决水体污染的情况?经过小编的研究发现,天然蛭石是不错的选择!天然蛭石以其储量丰富、价格低廉、吸附容量大、质量轻、比表面积大、对环境无毒无害且容易再生等优点,为水体污染的研究提供了来源。


蛭石的来历


蛭石的名称来自于拉丁文,含有”蠕虫状“、”虫迹形”的意思,是一种比较少见的粘土矿物,为层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物。


当蛭石被突然加热到200至300℃后会沿其晶体的c轴产生蠕虫似的剥落,形态酷似水蛭,故称蛭石。


蛭石的分布


蛭石在自然界中并不是以单体孤立存在,而是与土壤中的粘土混合在一起,而且无法从粘土中分离。蛭石矿是一种稀缺资源,其中美国蛭石储量为9×10-7t,南非蛭石储量为7.3×10-7t,这两者占到西方世界总量的95%(2015年)。


 

蛭石世界及中国分布图


蛭石的主要利用途径


蛭石是一种含水铁镁铝层硅酸盐类矿物,具有良好的透气性、保温性、吸附性和离子交换性能等,在工业、农业、建筑业中都有广阔的应用。可用作建筑材料、吸附剂、防火绝缘材料、机械润滑剂、土壤改良剂等等,成本低廉,用途广泛。


(1)蛭石用于土壤改良剂


蛭石是一种硅酸盐类矿物,温度缓冲能力强,具有保肥、保水、储水、透气等作用,具有透气性好、吸水力大、密度小等特点,具有较高的阳离子交换容量和较强的阳离子交换吸附能力。


(2)蛭石用于建筑材料


蛭石具有有效的保温性能,一般情况下可以作为房屋屋顶、建筑外墙、地坪等的保温材料;蛭石具有一定的流动性,必要时还可以作为填充剂填充任何形状的凹空。另外,蛭石的容重较轻,导热性较低,能够作房屋的建筑材料石,一定程度上可以改善屋内的温度,使屋内冬暖夏凉,蛭石还具有防火的性能,可以制成防火蛭石板,当用于承重结构和屋面进行保护时,其耐燃性可以达0.5~2.5h。


(3)蛭石用作吸附剂

 

蛭石的结构模型示意图


通过上面的示意图我们发现,蛭石的表面为层状结构,且一层一层的重叠,表面有细小的凹坑,并且它的整体结构较为松散、多孔这种独特的层状结构使蛭石有相对较大的比表面积,有利于吸附,是一种良好的吸附材料。


改性蛭石去除水中藻类污染的研究


蛭石的储量高、价格低廉、比表面积大及稳定性高,是一种良好的制作吸附絮凝剂的天然材料。然而,未经处理的蛭石虽具有一定吸附功能,难以达到生产使用标准,因此,改性是提高蛭石吸附能力最常用的措施之一,其中酸碱技术简单、成本低,改性后蛭石吸附絮凝功能大大提高。基于天然蛭石出现的问题,我们需要对其改性,我们采用盐酸、氢氧化钠、壳聚糖、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在特定的环境中对天然蛭石进行改性,制备了盐酸改性蛭石、氢氧化钠改性蛭石、壳聚糖改性蛭石和CTAB改性蛭石四种将用于对水体中的藻类污染物的去除吸附剂。


通过对改性前、后蛭石进行分析,盐酸改性蛭石和氢氧化钠改性蛭石与改性前的原蛭石对比分析,改性蛭石的孔径变大,层状结构更为明显,酸碱改性蛭石受到了明显的腐蚀。CTAB改性蛭石和壳聚糖改性蛭石的外貌形态在电镜观察下没有发生大的改变,故改性过程不会对天然蛭石的形态结构造成破坏。


与未改性蛭石相比,经酸碱改性后的蛭石性能有所提升,但对处理藻类效果不明显,远不如常规絮凝剂的处理效果。

 

天然未改性蛭石外貌特征图

 

HCl改性蛭石外貌特征图

 

NaOH改性蛭石外貌特征图


在用量增加的情况下,反而会明显增加了水体的浊度,影响水质;壳聚糖改性蛭石处理藻液效果较差,但CTAB改性,尤其是用2倍CTAB改性蛭石处理藻液,可以明显降低藻液的浊度及叶绿素含量,是一种良好的水体藻类去除剂。


总结


除了蛭石以外,蒙脱石、硅藻土珍珠岩等矿石也具有很好的吸附性能,并且在处理水体污染方面的研究也发挥了巨大的作用,相信,只要通过我们机众多学者的努力,我们在废水处理等方面的研究定会更上一层楼。

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作者:茜茜

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