柱撑蒙脱石的制备及其对重金属离子的吸附研究
摘要
这项研究的目的是发展一种新的吸附剂，这种吸附剂在是有机黏土的基础上将共价螯合物配体嫁接到黏土矿物表面，共价螯合物配体的出现能够在黏土结构上显著提高它从废水沉淀物中吸附固定重金属离子的性能。由顺序修饰氧化物和嫁接螯合剂到黏土矿物上的一种两步修饰过程被使用。用硅和氧化铁的修饰是由用四乙氧基硅烷和硝酸铁溶液反应分散的原始黏土来引导的。修饰后的有机黏土甚至在酸性介质中显示对重金属阳离子的高吸附能力。修饰提出的工作方法可用于合成高效吸附剂，这种吸附剂可应用在受污染的地区。
1前言
膨润土又叫“微晶高岭石”或者“胶岭石”，是一种层状含水的铝硅酸盐矿物，其主要成分是蒙脱石，蒙脱石是由硅氧四面体和铝氧八面体构成的夹层状硅酸盐矿物，其理论化学式为(0.5Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4·nH2O，实际化学式为(Al2-xMgx)［Si4O10］(OH)2(Nax·nH2O)，式中X=0.33，作为层状硅酸盐矿物，蒙脱土晶层由三层堆积而成，即一层铝氧八面体夹在两层硅氧四面体之间，以共用氧原子形成层状结构。晶层内原子以共价键结合为主，层间不易滑移；而晶层之间则是以弱范德华力为主。它的晶体是由两个硅氧四面体中夹一个铝氧八面体组成。蒙脱石晶胞形成的层状结构中由大量的金属阳离子填充，这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其他低价阳离子交换，交换后使晶体层间带有永久负电荷，能够吸附阳离子。因为蒙脱石具有吸附性和离子交换性，所以可把作为吸附剂来处理重金属离子和水中的污染物，但由于其表面硅氧结构具有极强的亲水性，还有层间阳离子的水解，使其表面通常蒙上一层薄的水膜，故未经改性的膨润土吸附有机物的能力较差，但是经改性后用来处理废水效果很好。我国膨润土储量很大，把它用于废水处理不但成本低而且没有新的污染，因此，很多学者对蒙脱石在废水处理中的应用进行了研究。
天然丰富的黏土和黏土矿物对废水中的重金属离子的吸附有很好的潜力。然而，通过弱吸附的重金属离子直接在黏土矿物表面阻碍了这种潜力。这样的吸附主要是通过离子交换机制发生的。未被修饰黏土的阳离子交换的能力不足以被广泛应用。黏土吸附金属离子的能力强烈依赖于介质的pH值，我们需要找到黏土在酸性介质中变得更有效的解决方案。
通过柱撑可以提高层状黏土矿物的孔隙度并解决酸性介质中对重金属离子的吸附问题。对柱撑黏土的要求是插入的螯合配体在使用中或脱水中应防止崩溃失效。柱子间距应该足够大，以允许通过目标分子，即螯合配体。
我们可以用嫁接螯合剂配体到蒙脱石和高岭土表面来结合氧化物，固定阳离子。高岭石和蒙脱石的使用显示出有机黏土吸附剂对重金属离子吸附的趋势日益增长。这项研究的重点是黏土矿物上固定阳离子的连接，使它们适用于在低浓度废水中对重金属离子的吸附。
2研究内容
