【正文】 的作用下，一方面纖維束發(fā)生解離，增大外比表面積；另一方面部分八面體片中的陽離子(Mg2+、Al3+等)受侵蝕溶解，逐漸變?yōu)镠+取代，成為活性中心，并增大了結(jié)構(gòu)微孔隙。堿活化法主要用于鈣基膨潤土的鈉化改性，即在鈣基膨潤土中加入碳酸鈉，用Na+將膨潤土中可置換的高價陽離子Ca2+、Mg2+置換出來，從而提高了膨潤土的膨脹倍數(shù)、膠質(zhì)價。夏士朋等采用含碳酸鈣硅藻土處理廢水中Cu2+、Cr2+、Pb2+和Zn2+4種金屬離子。結(jié)果表明，碳酸鈣含量約為35%的硅藻土是處理含重金屬廢水的一種很好的吸附劑。，當(dāng)60%的八面體離子被溶出時，坡縷石的結(jié)構(gòu)沒有被破壞，但其表面積增大了60200m2/g，浸蝕主要集中在纖維的外表面。彭書傳對鹽酸活化純凹凸棒石吸附Cr3+的性能進行了研究，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸活化凹凸棒石可使陽離子交換容量達(dá)到最大()；30℃時用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸活化凹凸棒石對Cr3+的等溫吸附曲線同時符合Langmuir方程和BET方程。劉偉用酸性膨潤土與PAM聯(lián)用處理重金屬廢水，處理效果為Cu2+Zn2+Ni2+?！?00℃活化后，對水溶液中Pb2+的去除率達(dá)96%以上。（3）用腐殖酸對粘土礦物的改性用腐殖酸對粘土礦物改性的研究很多。用腐殖酸對粘土改性主要是改變粘土的表面結(jié)構(gòu)，以提高粘土對重金屬離子的表面吸附。Arias等用腐殖酸(HA)對高嶺石進行處理后使其對Cu2+和Cd2+的吸附率都得到了很大的提高。白慶中等也研究了腐殖酸的存在對粘土吸附重金屬的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液中存在腐殖酸與Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Mn和Hg等重金屬共存時，粘土對重金屬的吸附能力增強，如用500mg粘土對重金屬進行吸附時，在pH值為3的條件下，50mL腐殖酸的存在對Mn的吸附百分?jǐn)?shù)就提高了約6%左右。其原因可能是由于酸性條件下腐殖酸發(fā)生解離后與重金屬絡(luò)合，其絡(luò)合物與粘土顆粒有一定的結(jié)合能力，增強了粘土對重金屬的吸附能力。（4）用陰離子表面活性劑對粘土的改性用陰離子表面活性劑對粘土進行改性的研究也較多。+和Zn2+，可知經(jīng)20mmol/，表明其對重金屬具有更強的親和力。，并對電鍍含鋅廢水進行了試驗研究，探討了改性硅藻土用量、廢水pH等對除鋅效果的影響，結(jié)果表明：，鋅質(zhì)量濃度低于100mg/L范圍內(nèi)，鋅去除率可達(dá)98%以上。（5）陽離子聚合體的改性用陽離子聚合體(柱化劑)交換粘土層層間可交換性陽離子，形成無機層間插入化合物，經(jīng)加熱脫氫、脫羥基，柱化劑轉(zhuǎn)化為金屬氧化物，這些氧化物呈柱狀將粘土層撐開一個到幾個分子的距離，從而增大膨潤土比表面積，提高其吸附性能。最常用的陽離子聚合物就是氫氧化鋁的聚合物，已有研究證明，經(jīng)聚鋁化合物柱撐了的蒙脫石比沒有柱撐的蒙脫石的空間距要大，且熱穩(wěn)定性也要強，比表面積增大，但陽離子交換能力要比沒有柱撐的弱，原因是氫氧化鋁聚合物的插入導(dǎo)致夾層中正電荷的增加，使蒙脫石的恒負(fù)電荷減少。而另有研究表明，氫氧化鋁聚合物改性的蒙脫石對Zn2+和Cd2+進行吸附，發(fā)現(xiàn)吸附強度比沒有改性的要大。目前已有相關(guān)多方面的研究，WinnieMatthes等研究了羥基鋁鋯夾層和柱狀蒙脫石對垃圾處理廠滲濾液中重金屬的吸附。有關(guān)研究表明：蒙脫石原土對重金屬離子具有一定的吸附能力：若蒙脫石—聚合氯化鋁交聯(lián)處理廢水中Hg2+、Cr3+、Cd2+，可進一步改善去除效果，并提高固—液分離速度，使低濃度廢水中Hg2+%。孫家壽等用鋁鋯交聯(lián)膨潤土對Cr6+進行吸附處理，發(fā)現(xiàn)：，在每升水中加12g吸附劑，吸附30min，吸附效率接近100%。同時，他們將累托石層孔材料用于含Cr3+廢水處理，取得理想效果。影響粘土吸附重金屬的因素有很多，歸納起來主要有pH值、吸附時間、吸附溫度、重金屬離子濃度與吸附劑用量的比值和吸附劑對重金屬離子的選擇性等。（1）pH值對吸附的影響粘土吸附重金屬的2種機理都隨pH值的變化而變化，因此pH值是影響粘土吸附重金屬的一個主要因素。國內(nèi)外一些研究表明：只有在適宜的pH值，才最有利于吸附，pH值比較低時，因為H+與重金屬離子的競爭吸附作用而不利于重金屬的吸附，隨pH值的升高，粘土吸附重金屬的能力也隨之增加。但pH值過高，當(dāng)達(dá)到重金屬離子的Ksp值后，則難以達(dá)到吸附去除作用。余貴芬在研究Cd2+和Pb2+在粘土礦物上的吸附時得出在同一離子強度下，Cd2+和Pb2+在高嶺土上的吸附，以及Pb2+在蒙脫土上的吸附隨著pH升高而急劇增高。Cd2+在蒙脫土上的吸附也表現(xiàn)出微弱的pH相關(guān)性。蒙脫土的金屬吸附量隨著pH從4到8逐漸增加，從而得出蒙脫土在pH=8下能優(yōu)先用于處理重金屬Cd、Pb污染土壤，處理效應(yīng)以CdPb。胡振琪在對膨潤土、海泡石、凹凸棒石等粘土礦物對重金屬Cd的吸附研究中發(fā)現(xiàn)隨著pH值的增大，土壤及粘土礦物對Cd2+的吸附量總體上在增大，但土壤和膨潤土與海泡石和凹凸棒石的吸附曲線不同。海泡石和凹凸棒石隨著pH值的增大，其吸附量一直增加，沒有出現(xiàn)拐點。而土壤及膨潤土在pH值等7處降低，都出現(xiàn)1個拐點，當(dāng)pH值8時，吸附量又增大。Barbier等也發(fā)現(xiàn)蒙脫石對重金屬的吸附在強酸性條件下吸附率較低，但pH值增加，吸附能力就會激劇升高。魏俊峰等做過用高嶺石對銅離子的吸附試驗，其結(jié)果表明，pH4范圍內(nèi)，吸附量的增加非常緩慢，而在4pH，吸附量迅速升高。（2）吸附時間吸附時間是影響重金屬吸附的最主要因素。適當(dāng)?shù)脑黾犹幚頃r間可有效的去除重金屬離子，但是時間的增加意味著進行水處理時，池體需要相應(yīng)的加大，這在經(jīng)濟上不劃算。因此選取合適的吸附作用時間很重要。一般而言，在開始吸附時，隨吸附時間的增加，吸附率會隨之增加，但當(dāng)粘土礦物的吸附達(dá)到飽和時，時間再增加，吸附率也不會再增加了。如沈?qū)W優(yōu)等研究膨潤土(其主要成分為蒙脫石)、高嶺石、伊利石對鎳、銅、鋅和隔的吸附過程中，在起初的時間里，3種粘土對重金屬的吸附都隨時間的增加而增加，吸附平衡后，吸附率不再改變。相反有時吸附時間過長反而會出現(xiàn)一定程度的離子“釋放”現(xiàn)象，導(dǎo)致上清液中金屬離子濃度有上升的趨勢。（3）吸附溫度吸附劑對廢水中重金屬離子的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附過程是放熱過程，降溫有利于吸附，升溫有利于解吸?；瘜W(xué)吸附是以化學(xué)鍵力或氫鍵力的作用下進行的，其吸附過程是吸熱過程，與物理吸附過程相反，升溫有利于吸附。物理吸附和化學(xué)吸附往往共存于同一吸附過程中，所以選擇合適的溫度是吸附的重要影響因素。廖仁春等利用高嶺石MBT插層復(fù)合體吸Pb2+離子時，發(fā)現(xiàn)高嶺石MBT吸附水溶液中Pb2+離子存在一個最佳溫度(25℃)。就是因為高嶺石MBT夾層復(fù)合體吸附Pb2+離子時，同時發(fā)生物理吸附和化學(xué)吸附，這就必然使吸附存在一個最佳溫度。（4）重金屬離子濃度與吸附劑用量的比值在一定范圍內(nèi)，C0/M值越大，則單位吸附劑的吸附量越大直至吸附飽和，但越過這一范圍可能就適得其反了。同時C0/M值的選取要兼顧重金屬離子的有效去除與吸附劑的充分利用，適當(dāng)提高C0/M值有利于吸附劑的有效利用。一般而言，在吸附劑達(dá)到飽和前，隨著初始濃度的增加，吸附達(dá)到平衡時，被吸附的重金屬量是增加的，如JieZhuang等分別用各種改性的蒙脫石、高嶺石、伊利石及沒有改性的原礦對Pb2+離子進行吸附，發(fā)現(xiàn)各種吸附劑對離子吸附量都隨Pb2+離子初始濃度的增加而增加。但當(dāng)吸附劑的吸附達(dá)到飽和后，其對重金屬離子的吸附量不再變化。而且當(dāng)初始濃度較低時，隨著初始濃度的增加，吸附量增加的趨勢也較為明顯，當(dāng)濃度較大時，吸附量隨濃度增加而增加的幅度變小。+和Cd2+的吸附顯示出：當(dāng)金屬離子的初始濃度2mmol/L時，吸附量隨離子濃度的增加而劇烈增加，但當(dāng)初始濃度超過這個范圍時，增加曲線變得比較平緩。（5）吸附劑對重金屬離子的選擇性，非金屬礦物吸附劑對重金屬離子具有一定的選擇性，這與吸附劑構(gòu)造、功能團及重金屬離子在水溶液中的狀態(tài)、大小、鍵能等因素有關(guān)，同時由于水體中重金屬離子一般以水合金屬離子M(H2O)n+x、強堿、金屬化合物、絡(luò)合物及金屬有機化合物等不同形態(tài)存在，這就更加促進了吸附劑的吸附選擇性。吸附劑處理含重金屬離子污水后，需要脫附再生才能再次投入使用。同時，脫附也是回收貴重金屬的途徑。常用的脫附劑主要有3大類：強酸、金屬鹽和絡(luò)合物等。強酸如HCl、H2SO4和HNO3作為脫附劑是利用脫附液中大量的氫離子與吸附的重金屬離子競爭吸附位點，從而把被吸附的重金屬離子從吸附劑上洗脫下來；如PomthongMalakul等對用十六烷基苯甲基二甲基氨改性的蒙脫石進行脫附。當(dāng)pH值降到3時，吸附在改性蒙脫石上的Cd離子的脫附率達(dá)到了99%。羅道成等對吸附了Pb2+、Cr3+和Ni2+，過濾后再用去離子水洗至無氯離子，烘干，洗脫率可達(dá)到94%以上。而金屬鹽作為脫附劑是利用脫附液中的金屬離子與吸附的重金屬離子形成競爭吸附，而使重金屬離子脫附。Jobstmann等就是利用金屬鹽NaNO3來脫附吸附了Cd離子蒙脫石和Al(OH)3聚合物改性的蒙脫石的。另外，利用絡(luò)合物，如EDTA也可以作為脫附劑對重金屬進行脫附，它主要是通過對重金屬離子的絡(luò)合作用而進行脫附。不同的吸附劑要選用不同的脫附劑，因而要根據(jù)實際情況選用脫附效率最好的脫附劑。、來源與危害赤泥，氧化鋁生產(chǎn)的副產(chǎn)物，因其為赤紅色泥狀而得名。赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的最大廢棄物，也是氧化鋁生產(chǎn)所造成的最大污染源?！繃嵆嗄噙€附帶有3～4m3的含堿廢液。目前全世界每年產(chǎn)生約6000萬噸赤泥，我國的赤泥排放量每年為400萬噸以上，并且赤泥的總量有逐年上升的趨勢。氧化鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量廢渣（赤泥）采取濕法排放。大量強堿性廢水不論外排注入河湖或滲透地表地下，一方面將嚴(yán)重危害自然環(huán)境，造成土壤堿化、沼澤化、污染地表地下水源；另一方面由于大量堿流失，給氧化鋁生產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟損失。赤泥本身是一種不溶殘渣，是由細(xì)顆粒（泥）和粗顆粒（砂）組成的廢泥。其數(shù)量很大，幾乎與生產(chǎn)的氧化鋁量相等。具有強堿性、高含水量、低強度、產(chǎn)出量高、占用土地量大等特點。赤泥的排放給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，在資源日趨緊張、環(huán)境保護日趨重要的當(dāng)今社會，赤泥的綜合治理已成為人們所關(guān)注的焦點之一。赤泥中含有多種有價值的成分，大量資源尤其是稀有金屬損失在赤泥這一固體廢物中。赤泥的物質(zhì)組成包括赤泥的化學(xué)組成和礦物組成，國內(nèi)外對赤泥的物質(zhì)組成進行了較多研究?；瘜W(xué)組成取決于鋁土礦的成分、氧化鋁的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)過程中所加入的添加劑等。一般而言，拜耳法赤泥含有較高的氧化鐵和氧化鋁，礦物組成以針鐵礦、赤鐵礦為主；燒結(jié)法赤泥中氧化鈣和二氧化硅含量較高，礦物組成中以β—硅酸二鈣為主。表11為國內(nèi)赤泥化學(xué)含量一覽表。目前對赤泥礦物物相的研究分析表明赤泥中各元素主要以方鈉石(Na2OAl2O3)、鈣霞石(3NaAlSiO4NaOH)、赤鐵礦(Fe2O3)、一水硬鋁石〔AlO(OH)〕、金紅石(TiO2)、方解石(CaCO3)、水化石榴石(3CaOAl2O3ｍSiO2ｎH2O)等礦物形態(tài)存在；赤泥中的稀土稀有金屬主要呈分散狀態(tài)不均勻地分布在赤泥各相中。國外很早就對赤泥的回收利用進行了研究，取得了一些科研成果并實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)盡管很早就對赤泥的綜合利用進行了嘗試，但是目前國內(nèi)除將部分赤泥用于生產(chǎn)水泥和紅泥塑料制品外，絕大部分的赤泥尚未得到有效利用。概括起來，赤泥可有以下用途：紅色顏料、酸性土壤調(diào)節(jié)劑、有價值元素回收、合成肥料、鑄鐵生產(chǎn)、建筑材料、水泥、水煤氣的催化劑、橡膠和塑料工業(yè)的填料、廢水、廢氣的處理等。下面分成幾個部分講述赤泥的利用現(xiàn)狀。由于國內(nèi)外赤泥成分的差異，國外對從赤泥中回收有價金屬研究較多，有的已投入生產(chǎn)，但國內(nèi)研究尚未取得較大進展。（1）回收鐵的研究國外研究最多的是拜耳法赤泥，因其含有較高的氧化鐵，首先考慮用作煉鐵的原料。前蘇聯(lián)、日本、美國、匈牙利等國家做了許多回收赤泥中鐵的研究，并取得一定的進展。目前國內(nèi)一些鋁業(yè)公司也紛紛與各科研所、高等院校合作，致力于鐵的回收工藝研究，取得顯著成效。（2）回收鈦的研究赤泥中鈦的回收主要利用酸處理法，目前印度、土耳其等國家在鹽酸浸取的赤泥礦中提取鈦等金屬離子的方法已日趨成熟。國內(nèi)在這方面所進行的研究報道不多，在這方面的研究還需要進一步開展。（3）提取鈧的研究由于鈧在退火狀態(tài)有較高的強度與密度比值等特點，在現(xiàn)代科技起著重要的作用。鈧可以制作成特殊功能材料，廣泛用于航天、核能、電光源等領(lǐng)域。把赤泥看作第二資源，從中回收鈧等稀土稀有元素具有重要的現(xiàn)實意義。國外正在研究開發(fā)從赤泥提取鈧和稀土工藝，已取得一定成果，我國則處在研究的起步階段。在我國，赤泥利用比較成功的是生產(chǎn)建筑材料，國內(nèi)外實踐表明，用赤泥可生產(chǎn)出多種型號的水泥。每生產(chǎn)一噸水泥可利用赤泥400kg，根據(jù)長期實踐，采用濕法工藝生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量達(dá)到普通硅酸鹽水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)，并具有早強、抗硫酸鹽等優(yōu)越性能。20世紀(jì)90年代初，山東鋁廠就已形成水泥生產(chǎn)能力110萬噸，每年可處理赤泥量為35萬噸。利用赤泥為主要原料可生產(chǎn)多種磚，如免蒸燒磚、粉煤灰磚、黑色顆粒料裝飾磚、陶瓷釉面磚等。赤泥在建材工業(yè)中還有許多其它用途，如生產(chǎn)玻璃、制塑料填料、防滲材料、鋪路等，目前已有部分投入生產(chǎn)運營。不過目前赤泥的使用量仍很低，這是由于赤泥中含有大量堿液，有的赤泥中尚含有U、Th、Sc、La、Y、Ta、Nb、Cr等放射性元素和稀有金屬，如長期處在這類建材中，將直接危害人體健康。燒結(jié)法赤泥經(jīng)脫水、在120～300℃烘干活化并磨至粒徑為90～150μm而制成硅鈣農(nóng)用肥料。其主要作用機理是通過改善植物的細(xì)胞組織，使植物形成硅化細(xì)胞從而改善作物果實的品質(zhì)，提高農(nóng)作物生育的生理效能和抗逆性能、提高產(chǎn)量。實踐表明，使用在缺硅的土壤中可使農(nóng)作物增產(chǎn)8%～15%。但目前對這一技術(shù)很少使用，其原因是長期使用容易引起滲漏，從而造成地下水污染。由于赤泥中含有的堿分，也可用于酸性土壤的改良劑。拜耳法赤泥經(jīng)熱處理后可形成多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積可達(dá)40～70m2/g。正由于其具有多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，所以可用于環(huán)境污染治理。國內(nèi)外已有許多專家致力于赤泥吸附劑對廢水凈化應(yīng)用的研究，利用赤泥吸附劑對廢水的砷、鎘、磷、氟等的去除。但由于赤泥本身含有大量的化學(xué)物質(zhì)，