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黏土矿物在亚甲基蓝废水中的应用研究进展

文档作者：李思凡韩旭文档来源：朝阳师范高等专科学校生化工程系		更新日期： 2026年05月24日	点击数：
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PROGRESSONPREPARATIONANDPERFORMANCEOF
POLYBUTENEＧ１ALLOY
WangYuru,RenHe,HeShuyan,WuWei,WangWenyan
(DaqingPetrochemicalResearchCenterofPetrochina,Daqing１６３７１４,Heilongjiang,China)
Abstract:ProgressonpreparationandperformanceofpolybuteneＧ１alloywassummarized．ThepolybuteneＧ１
inＧreactionalloyandpolybuteneＧ１blendalloywereincludedinthisreview．Thepreparationprocess,thecrysＧ
tallization,themechanicalpropertiesandtherheologyofpolybuteneＧ１alloywerepointedoutinthispaper,
providingtheoreticalreferenceforindustrialapplicationsofpolybuteneＧ１alloy．
Keywords:polybuteneＧ１;inＧreactionalloy;blendalloy
黏土矿物在亚甲基蓝废水中的应用研究进展
李思凡,韩 旭
(朝阳师范高等专科学校生化工程系,辽宁 朝阳 １２２０００)
摘要:综述了高岭土、凹凸棒黏土、膨润土和蒙脱石等典型黏土矿物在含亚甲基蓝废水中的应用,分析了黏 土
矿物的理化性质、改性方法、吸附机理及吸附效果等,讨论了黏土矿物吸附剂的研究方向,为推进黏土矿物 材
料在废水领域的发展提供思路.
关键词:黏土矿物　吸附　亚甲基蓝
中图分类号:X７９１;TQ４２４　　文献标识码:A
　　亚甲基蓝(MB)是一种应用广泛的噻嗪类染
料,也是导致印染废水色度高、毒性大、降解难、可
生化性差 的 主 要 污 染 物 之 一[１Ｇ３].MB水 溶 液 呈
碱性,对可见光吸收明显,易于测定浓度.其结构
中具有包含发色基团的稳定的芳香族结构,导致
难以回收废 水 中 的 MB.因 此,如 何 经 济 高 效 地
对 MB进行降解和脱色是印染废水治理的重要问
题.处理 MB印染废水的方法主要有电化学法、
混凝/絮凝法、光催化法和吸附法[４Ｇ７],其中吸附法
以操作简单、经济高效、绿色环保等特点而被认为
是去除水中染料污染物最有效的技术之一[８].在
吸附剂的选择方面,黏土矿物材料以储量丰富、成
本低廉等特点在废水处理方面受到了极大的关注.
黏土矿物是一类以铝、镁为主要成分 的 硅 酸
盐材料,具有独特的孔结构和较大的比表面积,在
储能、陶 瓷 工 业、农 业 生 产、催 化 领 域 中 均 有 应
用[９Ｇ１５].利用黏土矿物材料中硅氧结构较强的亲
水性和电负性等特性,可吸附废水中极性有机物、
阳离子型污染物等.在保留黏土矿物原有骨架的
基础上,对其进行适当的改性和修饰可以提升其
对某种特定污染物的吸附性.
本文阐述了高岭土、凹凸棒土、膨润土和蒙脱
石等典型黏土矿物的理化性能及其对废水中 MB
的吸附效果和吸附机理,探讨了黏土矿物材料作
　　收稿日期:２０２１ ０５ １１;修改稿收到日期:２０２１ １１ ０６.
作者简介:李思凡(１９８８ ),女,硕 士,讲 师,主 要 从 事 废 水 治
理与材料分析研究.EＧmail:lisf０１０７＠１６３．com.
基金 项 目:辽 宁 省 教 育 厅 青 年 科 技 人 才 “育 苗 ”项 目
(JYT２０L０１).
　７８　　　　　　 精　细　石　油　化　工
SPECIALITYPETROCHEMICALS
第３９卷 第１期
２０２２年１月
为吸附剂今后的研究方向,为推进黏土矿物材料
在废水处理领域的应用发展提供借鉴.
１　高岭土
高岭 土 的 主 要 成 分 为 Al２Si２O５(OH)４.其
结构由四面体硅酸盐和八面体氧化铝按 １∶１的
比例堆叠而成,层间通过氢键牢固地结合在一起.
高岭土的性质与其形成的地质条件和矿物组成等
多种因素 有 关[１６].作 为 自 然 环 境 中 最 重 要 的 黏
土矿物之一,高岭土作为吸附剂在 MB废水处理
中有着一定的应用.
Ethaib等[１７]研究发现,在 pH 值为６的条件
下,高 岭 土 用 量 为 １􀆰５g 时,MB 的 脱 色 率 为
８９％,在６０min内达到吸附平衡状态.
对高岭土进行插层改性是提升其吸附性能较
为常用的方法.Lellou等[１８]研究发现,二甲基亚
砜改性 高 岭 土 对 水 溶 液 中 MB 的 去 除 率 高 于
９７％,插层率 达 到 ９８％.吸 附 过 程 为 非 自 发、放
热有序的 反 应.除 此 之 外,尿 素、NＧ甲 基 甲 酰 胺
也常用来插层改性高岭土[１９Ｇ２０].这些有机物能够
破坏高岭土结构中硅氧烷和羟基铝表面之间的层
间键,层间由亲水性转变为疏水性,进而提高了高
岭土的吸附性能.
Khalil等[２１]研究 了 以 高 岭 土Ｇ聚 苯 乙 烯 陶 瓷
膜对水中 MB的去除效果.结果表明,聚苯乙烯
在１０００℃下焙烧时可进 行 降 解,同 时 在 高 岭 土
结构中留 下 很 多 孔 洞.这 有 助 于 提 升 高 岭 土Ｇ聚
苯乙烯陶瓷膜对 MB的去除率.但再生膜经多次
使用后,其表面的游离位被 MB逐渐填满,进而导
致吸附容量下降.
文献[２２]报道,将高岭土掺入纤维素基泡沫
结构中制备的吸附材料可有效去除 MB.
２　凹凸棒黏土
凹凸棒黏土是含水富镁的硅酸盐.其特殊的
层链状结构中由于存在非等价阳离子类质同象置
换现象,故具有天然的负电性[２３].加之其独特的
多孔结构,使凹凸棒黏土具备了吸附阳离子污染
物的性能.因此,凹凸棒黏土作为脱色工艺的新
型材料具有广阔的应用前景.
天然凹凸棒黏土通常含有杂质矿物,通 过 改
性方法 可 提 高 其 在 水 处 理 中 的 应 用 效 果.张 雯
等[２４]发现,热改 性 的 凹 凸 棒 黏 土 纯 度 增 加,孔 道
得到疏通.在煅烧温度为 ４００ ℃时,MB的 吸 附
率高达９９％以上.除此之外,有机改性也是提高
凹凸棒 黏 土 吸 附 性 能 的 常 用 方 法[２５].如 Zheng
等[２６]通过浸涂 法 用 聚 多 巴 胺 改 性 颗 粒 状 凹 凸 棒
黏土,发现在室温下改性凹凸棒黏土对 MB的最
大吸附量为９３􀆰０６mg/g,MB脱色效果明显.有
机改性的主要目的是使凹凸棒黏土表面包覆或接
枝亲水性的负电荷官能团,以此与更多的阳离子
染料 MB发生静电吸引过程.
近年来,水热法成为提升凹凸棒黏土 吸 附 性
能行之有效的方法.有报道称水热处理后的凹凸
棒石 对 MB 的 吸 附 容 量 提 高 了 ４０mg/g[２７].若
在水热过程中引入改性剂,则可以调控凹凸棒黏
土的结构.如 Wang等[２８]在 水 热 过 程 中 引 入 硫
化钠和硫酸盐后,改性凹凸棒石衍生物对 MB的
去除率高达９９􀆰８５％,同时具有良好的解吸性能.
改性剂的引入破坏了凹凸棒棒状纤维结构,部分
氧化铝转化为硫酸铝和硅酸铝,层间距增大,从而
能够截留更多阳离子污染物.
采用不同 方 法 对 凹 凸 棒 黏 土 进 行 功 能 化 改
性,可制得良好的吸附剂.对于粉末吸附剂在使
用过程中存在不易分离和回收的问题,可考虑将
吸附剂制 成 纳 米 复 合 水 凝 胶 状 来 解 决[２９].凹 凸
棒黏土具有独特的棒晶形貌和孔道结构,在处理
有机污染物方面具有较大的应用潜能.
３　膨润土
膨润土是以蒙脱石为主要成分的层状硅酸盐
黏土矿物,比表面积较大,离子交换能力较强[３０].
天然膨润土表面具有独特的负电性,可通过静电
作用吸 引 阳 离 子 污 染 物.Puchongkawarin等[３１]
研究表明,钠基膨润土对 MB的吸附过程是吸热
自发进行的.但天然膨润土层间距较小,亲水性
较强,在使用时存在杂质离子易堵塞孔隙及吸附
过程不稳定等问题,故通过改性方法来提高膨润
土的吸附性能显得尤为重要.
Meng等[３２]研究 表 明,多 面 体 低 聚 倍 半 硅 氧
烷(POSS)和季铵盐类表面活性剂复合改性膨 润
土对 水 中 MB 去 除 率 比 钠 基 膨 润 土 高 出 ４０％.
膨润土层间结构因插入了季铵盐长碳链而具有疏
水增溶作用,同时,POSS结构中的负电荷也加强
了与 MB阳离子的静电效应,进而使该复合改性
膨润土达到良好的吸附效果.
Alekseeva等[３３]研 究 了 乙 基 纤 维 素Ｇ膨 润 土
膜复合材料对 MB的吸附活性.红外光谱分析表
明,复合 材 料 的 含 氧 基 团—C—OH、—Si—O—H
第３９卷 第１期 李思凡,等．黏土矿物在亚甲基蓝废水中的应用研究进展 ７９　
和 MB的供电子中心形成氢键,使 MB的吸附效
率提高２􀆰５倍,吸附平衡时间明显缩短.可 以 预
见,含羟基纤维素的天然生物聚合物插层膨润土
改性可有效 吸 附 工 业 废 水 中 的 MB,是 环 境 友 好
水处理剂的 开 发 材 料.Oussalah等[３４]将 天 然 膨
润土包覆在海藻酸盐中.他们发现,与天然膨润
土相比,海藻酸盐/膨润土微珠对 MB的最大吸附
量提高８９２mg/g.此吸附剂制备成本低廉,包埋
工艺为膨润土处理废水提供一定的参考价值.
膨润土可通过静电效应或离子交换反应来吸
附废水中的难降解的有机污染物.改性膨润土主
要 是 改 变 其 层 间 的 亲 水 性,以 更 有 利 于 吸 附 如
MB等阳离子染料物质.但膨润土基复合材料的
回收再生和循环利用技术还应进行深入研究[３５].
４　蒙脱石
蒙脱石由上下２个二氧化硅四面体夹一层氧
化铝八面体组成,内部由原子间形成共价键使结
构变得牢固稳定,层间分子间作用力较弱,水分子
较易插入其中导致蒙脱石具有膨胀性.蒙脱石具
有较大的比表面积,层间具有永久负电性,这些特
性使蒙脱石矿物具有吸附阳离子有机污染物的潜
能[３６Ｇ３７].
Onwuka等[３８]证 实 了 硫 酸 活 化 蒙 脱 石 可 以
有效吸附水溶液中的碱性染料 MB.在最佳条件
下,酸 化 蒙 脱 石 对 MB 的 吸 附 量 是 原 蒙 脱 石 的
８２􀆰３４倍,且 在 １００min内 达 到 吸 附 平 衡.酸 处
理后的蒙脱石保留了片状结构,表面变得均匀、干
净,层间距增大.
有机 改 性 蒙 脱 石 也 常 用 于 废 水 处 理 领 域.
Boudjemaa等[３９]用 正 十 六 烷 基 三 甲 基 氯 化 铵 改
性蒙脱土(OMMT),在最佳吸附条件下,OMMT
对 MB的脱色率达到９４％,且在６０min左右达到
吸附平衡.改性后的蒙脱土由于季铵盐通过离子
交换和接枝方式插入层间空间,导致层间距增大,
形成更大的 孔 隙,从 而 使 OMMT 体 积 吸 附 容 量
增大.Stanly等[４０]研 究 多 聚 磷 酸 (PPA)改 性 蒙
脱土去除水中有机染料的可行性.结果表明,改
性蒙脱土在１０min内对阴、阳离子染料去除率均
在９０％以 上,但 由 于 改 性 蒙 脱 土 zeta电 位 值 增
加,故 对 阳 离 子 染 料 MB 具 有 更 好 的 吸 附 效 果.
在改性过程中,PPA 上的磷酸基团与蒙脱土中的
钠离子发生阳离子交换反应,使蒙脱土具有更大
的比表面积和高度的微孔隙来吸附污染物.由此
可见,有机改性主要通过蒙脱石中的阳离子与改
性剂中的有机大分子进行简单的离子交换反应,
以改善蒙脱石的表面性质,进而增强其对碱性染
料的吸附效果.
较强的阳离子交换性使蒙脱石易于吸附阳离
子,也可增加蒙脱石比表面积,进而增加其吸附容
量.在实际应用中,改性蒙脱石在污水处理中应
用较为广泛.
５　展　望
黏土矿物来源广、成本低、层 状 结 构 独 特,是
去除废水中难降解污染物的有力吸附剂.目前,
黏土矿物的改性主要通过改变表面性质、层间结
构等来提高其吸附 MB的性能,而吸附性能又与
改性剂结构、黏土矿物性质有关.因此,应不断探
究新方法、新技术,以拓展黏土矿物应用的广度和
深度.结合黏土矿物材料的特点,应在以下几个
方面进行重点研究.
１)黏土矿物吸附材料通常为粉体,吸附污染
物后,脱 除 废 液 中 的 粉 末 吸 附 剂 存 在 一 定 困 难.
为了提高实际应用,可以研究将黏土矿物与羧甲
基纤维素或壳聚糖等天然有机物结合制备新型薄
膜复合材 料[４１].黏 土 矿 物 与 天 然 有 机 物 均 廉 价
易得,不仅使黏土成为易分离吸附材料的原料,而
且有可能改善一些复合膜稳定性差、在水溶液中
的应用限制等问题.
２)优化重构黏土矿物的微观结构,探究制备
纳米级尺寸的黏土材料,以解决黏土矿物孔道扩
散受限问题.目前,除已有膨润土等矿物合成纳
米吸附剂的报道之外,滑石[４２]、蛇纹 石[４３]和 海 泡
石[４４]等黏土矿 物 吸 附 MB的 研 究 也 在 向 纳 米 技
术方向发展.但在纳米吸附剂回收技术上的研究
还比较欠缺,吸附 MB的机制也需要深入探讨阐
明.开展以天然黏土矿物为原料绿色合成吸附剂
的相关研究,将廉价的天然黏土资源转化成高附
加值的废水处理剂,将具有重要的研究意义与经
济效益.
参　考　文　献
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(DepartmentofBiochemicalEngineering,ChaoyangTeachersCollege,
Chaoyang１２２０００,Liaoning,China)
Abstract:Theapplicationoftypicalclaymineralssuchaskaolin,attapulgite,bentoniteandmontmoＧ
rilloniteinthetreatmentofwastewatercontianingmethylenebluewasreviewed．Thephysicaland
chemicalproperties,modificationmethods,adsorptionmechanismandadsorptioneffectofclayminerＧ
alsareanalyzed．Theresearchdirectionofclaymineraladsorbentsinthefutureisdiscussed,which
providesideasforpromotingthedevelopmentofclaymineralmaterialsinthefieldofwastewatertreatＧ
ment．
Keywords:clayminerals;adsorption;methyleneblue
８　２　　 精　细　石　油　化　工 ２０２２年１月

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