中國粉體網訊 雨水是重要的水資源，作為一種非傳統水源，在我國曾被當作災害加以防治，而現在雨水已成為緩解城市水資源緊張狀況的重要的可用水資源之一，是解決水資源供需矛盾的重要途徑。前不久，小編所在的城市就經歷了一次雨水的“洗禮”。雨水退卻后的地面臟跡斑斑，空氣中夾雜了陣陣臭味，直逼你的心房！
雨水利用既是一種對資源的開發和節約，也可實現節水、水資源涵養與保護、減輕城市排水和處理系統的負荷、減少水污染和改善城市生態環境，節省市政和居民用水開支。
但日常生活中的大氣沉降物、生活垃圾、汽車漏油、磨損的輪胎、融雪劑、農藥、殺蟲劑的使用、建筑工地上的淤泥和沉淀物、動植物的有機廢棄物等均會使徑流雨水中含有大量污染物，包括有機物、病原體、重金屬、油劑、懸浮固體等問題，造成了降雨徑流的水質污染。
我國物產豐富，非金屬礦物多達96種，非金屬礦物中的一些材料極具吸附性能，想必是絕佳的濾水材料。另外，很多學者、研究者也對具有吸附性能的非金屬礦物進行多次試驗，并獲得了一些進展。
◆蛭石
天然蛭石是典型的硅鋁酸鹽黏土，具有資源豐富、價廉易得、親水、層板帶負電荷、多級結構和物理化學性能穩定等優勢，其在水處理應用中的優勢凸顯。由于蛭石強大的離子交換能力，科學家對蛭石吸附金屬陽離子開展了大量研究工作。利用膨潤土蛭石作為固體吸附劑，研究其對水體中金屬陽離子的吸附，主要包括As3+、Ba2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Cr3+、Mn2+、Ca2+、Ni2+、Pb2+、Sr2+、V3+和Zn2+的吸附與再生性能。
蛭石結構模型示意圖
◆石棉尾礦
石棉尾礦是石棉生產過程中所廢棄的部分。在石棉礦選礦加工過程當中，會產生大量的尾渣，這些剝離下來的尾渣就是石棉尾礦，SiO2和MgO是其主要化學成分，另外，它還含有少部分的Al2O3、Fe2O3、Cr2O3、CaO和K2O等。其主要礦物成分為蛇紋石（蛇紋石理想的化學式：Mg6[Si4O10](OH)8）,并含有少許滑石，石英以及微量黏土。其結構單元層是由硅氧四面體片（T）和氫氧鎂八面體片（O）按照1:1結合而成的。在硅氧四面體層與氫氧鎂八面體層相匹配中，硅氧四面體所形成的六方環范圍內，有三個氫氧鎂八面體與之相適應。蛇紋石類礦物含有多種類型的不飽和鍵，主要包括Si-O-Si、O-Si-O、Mg-O-Mg、Si-O-Mg、Mg-OH-Mg、OH-Mg-OH和OH-Mg-O鍵。
在一定條件下，例如在酸性條件下，Mg-OH鍵和Mg-O鍵容易發生斷裂，其中，-OH和Mg2+便從晶格中浸出，留下的是難以溶解的脆性SiO2質纖維殘核，并含有大量纖維狀礦物及少量顆粒狀礦物。這是蛇紋石類礦物的性質特點。
近年來，石棉尾礦在污水處理方面的應用日趨凸顯。大量研究表明，石棉尾礦可用于吸附方面。檀竹紅，鄭水林等人研究了石棉尾礦經處理(如酸浸，煅燒等)后對Cu2+、Zn2+、Cr3+等重金屬離子的吸附，其吸附率達98%，甚至100%。它經過酸處理或者通過表面改性，使其纖維結構被破壞一大部分，由此其潛在的生物毒性可降低甚至能夠消失，對環境無害化，并且表面的缺陷數量和空隙也隨之增多了；而反應剩下的二氧化硅，形成具有較高比表面積的無定型二氧化硅，且內部含有大量微孔，是優良的吸附材料。另外，早期就有石棉尾礦經處理后可以有效地吸附海洋上的石油層的研究，并對海洋生物完全無毒害性。其可能的機理：石棉尾礦微粒的吸水性能好，可以游離的分散在水中，尤其分散在海水中，呈乳白液狀懸浮在水中。當和碳氫化合物接觸時，石油表面張力小于水，被吸附在懸浮的微粒上，微粒成為核心，石油包裹在外面(秦惠芳譯自法國《Thdustriemiaérale-minézaluzgie》)。
◆埃洛石
埃洛石(HNTs)是1:1型具有二八面體結構單元層的硅鋁酸鹽，且含有水分，屬單斜晶系。其晶體結構和高嶺石類似，其分子式Al2Si2O5(OH)4•nH2O(其中n=0~2)。其主要化學成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O和TiO2，另外，還有少量的CaO及MgO，大多數呈現灰白色。埃洛石納米管為存在于自然界中的一種天然納米粘土礦物材料，礦點分布區幾乎遍布世界各大洲，我國埃洛石資源儲量也相當豐富，如在我國廣東、湖北、湖南、四川、貴州、云南等地區均礦存有大量埃洛石。
埃洛石結構
埃洛石具有一個空的內腔，一般由多個片層卷曲而成的，管外徑為10~20nm，內徑為40~100nm，長度為0.5~40μm，晶層數為15~40，至少在一維方向具有納米效應。因而其在陶瓷、模板藥、物緩釋體系、微反應器、催化劑等領域有一定的應用熱潮。它作為天然的一維納米材料，在各個領域具有很高的理論價值和實踐意義。因其比表面積大，加上外表面帶有大量的負電荷，因而使其具備了吸附、過濾、殺菌等特性，為“工業三廢”特別是廢水和廢氣的處理開辟出了一條新道路。許多國內外學者將埃洛石納米管應用于污水處理方面。
鄭州大學教授張冰課題組及天津大學教授馬曉飛課題組，探究了埃洛石及其改性材料對有機染料的吸附，結果表明埃洛石可以作為一種吸附材料去除有機廢水中的污染物，并能達到理想的吸附效果。
國外教授Kilislioglu.A將埃洛石納米管用于六價鈾酰離子的吸附，結果表明鈾酰離子在其表面上吸附效果較好，且吸附行為吸熱和自發進行的。
蘭州大學趙明飛等采用埃洛石對陰離子染料亞甲基藍進行吸附研究，結果表明30min即可達到飽和吸附量，其最大吸附容量為84.32mg/g。本實驗所用的埃洛石樣品經研磨已過200目篩，為灰白色；其化學成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O和TiO2，并含有少量的CaO及MgO。
◆伊利石
伊利石是一種高鉀、富鋁且比表面積大的層狀含水硅酸鹽云母類粘土礦物，其層間區域中存在著可交換的水合陽離子和水，又名水白云母，屬于單斜晶系類礦物。由于最先發現于伊利諾斯州(美國)，因而取名為伊利石。
在我國的上世紀80年代，關于伊利石礦的開發利用的勢頭已略見眉端。伊利石黏土礦分布廣泛，主要分布地區有浙江、四川、江西、河北、河南、陜西、甘肅、新疆、內蒙古、吉林、遼寧等地。伊利石應用廣泛，可在塑料(填料)、化肥(鉀鈣肥、鉀氮肥、磷鉀鈣肥等)、陶瓷(馬賽克、空心磚等)、造紙，污水處理等多個領域中使用。污水處理方面，主要應用于工業廢水、藍藻、核污染等環境領域。
李春玲等人研究了伊利石對Zn(II)、Cd(II)等吸附，競爭吸附與解析等的研究，劉霞等人研究了伊利石對放射性63Co(II)，重金屬鎘(Ⅱ)等的吸附進行了全面而詳細的研究，并進行了吸附動力學和熱力學方面的研究。
◆膨潤土
膨潤土是以蒙脫石為主要成分的一類粘土礦物，具有二維納米片層結構，可進行層間交換、吸附、聚合、催化，蒙脫石因不等價陽離子置換而產生永久性負電荷，有很大的內外表面積，具有較高的離子交換容量和較強的吸附能力。
膨潤土防水毯是以膨潤土為主要原料填充在復合土工布和無紡布之間，通過針刺工藝制成的土工合成材料。其可用作垃圾填埋、廢水池、循環水池、礦石堆存、尾礦庫等場地的襯墊，以阻止重金屬離子滲透至周圍巖石和地下水源中。
◆海泡石
海泡石是一種纖維狀的硅酸鹽粘土礦物，獨特的蜂窩狀內孔孔道和層鍵狀結構，使海泡石擁有高比表面積，是處理廢水的理想材料。
劉芳瑩采用海泡石模擬處理德興銅礦酸性礦山廢水，在20min內，1g海泡石對起始質量濃度為1mg/g的Pb2+、Cd2+去除率均在80%以上，Cu2+、Zn2+、Mn2+、Ni2+等重金屬離子的存在會影響海泡石對Cd2+的吸附，對Pb2+則基本無影響。
◆硅藻土
硅藻土是一種多孔性的天然無定形硅質巖，含有大量、多級、有序排列的微孔，表面和孔內部分布有大量的硅羥基和氫鍵，具有良好的吸附性能。天然硅藻土雜質含量較多，通過焙燒、酸洗、表面包覆、柱撐、有機改性和復合改性等處理可提高其吸附性能。
帥歡等利用硅藻土負載光催化劑處理染料廢水，利用硅藻土的吸附性能提高光催化劑附近的污染物濃度，利用硅藻土的多孔性能增加光催化劑與污染物接觸的活性位點，大大提高了對污染物的降解能力，降解率可以達到96.4%。
小結
近年來，我國高度重視綠色礦山建設和生態環境保護，廢水治理更是重中之重，從我國工業經濟和生態文明建設的發展趨勢來看，未來將需要更多廉價易得、使用效果好和綠色環保的非金屬礦物材料。
文章來源：
胡春聯.幾種礦物材料對水體污染物吸附特性的研究
田維亮等.蛭石功能材料研究進展
劉猛等.蛭石功能化應用研究新進展
朱紅龍等.多孔礦物在廢水處理中的應用
（中國粉體網編輯整理/茜茜）
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