中国粉体网讯 膨润土是以蒙脱石为主的含水黏土矿，蒙脱石因层间易发生不等价阳离子置换而产生永久性负电荷，并且具有较大的比表面积，使其具有较高的离子交换容量和较强的吸附能力，对重金属阳离子具有理想的吸附处理效果，因而被广泛应用于废水处理。目前，常用于污水处理的膨润土一般都经过针对性的改性处理，通过改变膨润土的表面性质和层间结构，以期增强其对水中污染物的选择吸附能力及去除效率。
膨润土的改性
膨润土改性方法大致可分为物理改性和化学改性：物理改性也可称为活化改性，包括高温焙烧改性、微波活化改性、盐/酸类活化改性等；化学改性包括无机改性、有机改性、有机-无机复合改性。
无机改性
主要是利用其离子交换性，将层间的金属阳离子与聚合羟基金属阳离子或无机高分子聚合物进行交换，来增大膨润土的层间距，然后在一定的高温条件下，改性剂会脱去羟基而形成金属氧化物，在其层间形成柱撑结构，同时增大层间距与比表面积，提高其对污染物的吸附能力及去除率。
有机改性
膨润土的有机改性同样利用其离子交换性，使有机改性剂与层间阳离子进行交换，并通过化学键合力与膨润土中Si-O或Al-O键进行结合，改变膨润土层间或表面的性质，使其由原来的亲水性转变为具有疏水性的有机膨润土，从而达到去除疏水性有机污染物的目的。
目前，膨润土的各类活化与柱撑改性均可以改变其表面性质和层间结构，增强其对pH适用范围、共存的无机离子等的耐受能力，增大膨润土比表面积提高其吸附能力，提高其阳离子交换容量，大幅改善其对重金属的吸附选择性。但目前膨润土及改性物使用大多以粉末状为主，在水中具有高度悬浮性，吸附完成后不易沉淀，出现固液分离回收难题。近年来，磁性纳米技术在环境修复领域中的应用受到广泛的关注，这为当前日益严重的水中重金属污染提供了新途径，膨润土磁性负载改性研究也取得了一定进展。
磁性载体技术
磁性载体技术将分散的具有强磁性物质均匀引入非磁性或着弱磁性的基体中以增强材料的磁化率，然后使用磁性分离技术将磁性复合体从作用体系中快速分离。磁性载体技术解决了一些传统分离手段面临的问题。并且具有以下特点：
（1）操作简单、处理不受量的限制；
（2）可用在分离复杂多相系统中特定金属元素；
（3）能处理低浓度的废液；
（4）分离方便，且具有环保经济效益。
磁性材料按磁性又可分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性。磁性膨润土中的磁性材料主要是由FeO、Fe2O3、Fe3O4等铁系氧化物组成。通过添加铁盐经过相关技术手段，把膨润土改性为具有磁性的水处理剂，不但保持了膨润土的分散性、吸附性等特性，而且还增强了膨润土的阳离子表面电荷、功能性、表面反应活性等。使该水处理剂具有巨大的表面积和高絮凝吸附活性的羟基铁化合物和磁铁矿的磁性。不仅可以提高废水处理效率，在其处理废水结束后，采用磁分离技术可方便、快速地从悬浮液中回收磁性膨润土，进而再生并实现循环利用。因此，磁性膨润土在水处理中大放光彩。
磁性膨润土的制备
制备磁性纳米粒子的基本原则是通过优化制备条件最终得到具有纳米级尺寸、分散度高的磁性粒子；其制备过程必须简单易控、可重复，且不需经过过滤、尺寸筛选、高速离心等过程。目前，磁性纳米粒子的制备方法种类较多，如共沉淀、热解、微乳液法、溶胶凝胶法、溶剂热法等。其中共沉淀法是制备磁性膨润土复合材料的最常用方法。
共沉淀法
该方法常常是把合适比例的Fe2+和Fe3+盐搅拌混合后，设置合适的温度、pH值和反应时间等工艺参数，选择合适沉淀剂首先生成类似于Fe(OH)3的沉淀，接着形成四氧化三铁液体，经洗涤、烘干等过程制得四氧化三铁。所用盐的种类、Fe2+/Fe3+摩尔比、反应温度、pH值和溶剂等条件会决定合成出的四氧化三铁的尺寸、形状和组成。
共沉淀法是研究最早和使用最多的磁性Fe3O4纳米粒子的制备方法。制备工艺简单，可以快速获得大批量有效磁性的Fe3O4和γ-Fe2O3等磁性铁氧化合物。
热分解法
是指在高温、高压的密闭条件下，采用金属前驱物（如金属羰基化合物Fe(CO)5等）和金属油酸盐通过分解反应制备出单分散的Fe3O4磁性纳米粒子。在制备过程中，通过调控制备工艺条件，可以获得粒径及形貌不同的磁性纳米颗粒，在制备过程中添加表面活性剂对于粒子具有分散作用，能稳定生成粒径范围较小磁性纳米颗粒。其缺点在于合成条件苛刻，需要在高温、高压的密闭条件下进行；且制备过程中需加入大量高沸点有机溶剂，成本较高。
水热法与溶剂热合成法
水热法制备四氧化三铁通常是指以水作为溶剂，选择合适的铁源，在高温高压下，经过反应、分离、洗涤和干燥等过程得到目标四氧化三铁的方法。
溶剂热合成方法的制备原理与水热合成方法相同，只是所选择的溶剂不是水，而是其他物质，在高温密闭的容器中进行，具有特殊的氧化还原条件；通过溶液中FeCl3和乙二醇之间的还原反应及液固之间的相转移过程，可以得到粒径大小可控、晶体纯度高、单分散性的磁性Fe3O4粒子，是理想的磁性Fe3O4颗粒制备方法。
磁性膨润土的应用
经过磁改性的膨润土可以有效地作用于废水处理体系中，通过在废水中投加具有磁性膨润土水处理剂，其携带的阳离子可与带负电的污染物电性中和，压缩双电层厚度，同时悬浮细小颗粒具有的磁性也可促使微粒间的相互碰撞从而增强絮凝作用、吸附架桥和网捕能力。这表明了该磁性膨润土既可以起到絮凝沉降作用，又相当于额外投加重力沉淀物，提高虚体密度，实现固液高速分离。这将有效地解决了传统的吸附沉降工艺中处理构筑物占地面积大、药剂成本高、处理效果较差等不足。而且还可与相应的磁分离设备结合高效回收、循环、利用，有效地降低了水处理剂的运行成本。磁性膨润土将在处理含染料废水、含有机污染物废水、重金属废水、染料、含磷废水以及核素污染处理等方面大放异彩。
参考文献：
邹成龙.磁性膨润土材料制备及吸附重金属离子与再生研究
胡立华.磁性膨润土对重金属的去除和再生性能的研究
章青芳.磁性膨润土的制备及其在水处理中的应用研究
马清亮.磁性膨润土改性吸附材料的制备及其应用研究
李双.磁性膨润土制备及去除水中污染物的研究
（中国粉体网编辑整理/三昧）
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