有机粘土矿物在环境矿物学中的意义与应用前景


来源:地学前缘

由于天然矿物或稍经改性的天然矿物具有良好的环境属性,具有广泛而有效地应用于实际生产生活的环境污染控制和环境失衡修复的功能,因此,应努力研究和广泛开发天然矿物的环境应用。

    天然产出的粘土矿物,其颗粒最为细小(d<0.01mm),以含铝、镁等为主的一类矿物,除海泡石、坡缕石等少数为层链状外,其它均为层状结构,其层间包含可交换性无机阳离子,出露在晶体表面上有一部分氧原子价。这种特有的分子结构的不规则性和晶格缺陷,使其具有贮藏能量然后再释放隼吹哪芰Γ?杂谡庵帜芰Φ难芯亢陀τ茫?蛊湓谥疃嗑?貌棵藕脱Э屏煊蚨际艿饺找婀惴旱闹厥雍凸刈ⅰ?BR>    众所周知,天然粘土矿物中存在着大量可交换的亲水性无机阳离子,如钠、钙等,而有机物是非极性分子,二者相容性差,结合力不强。有机粘土就是利用有机改性剂,如季胺盐、硅烷类等,通过离子交换,使有机基团以离子键、化合键等形式与粘土矿物结合,形成的疏水亲油性的有机粘土矿物或粘土-有机复合体。有机粘土矿物是矿物学、有机化学、胶体化学结合研究的产物,它的性质受改性剂的种类、碳链长度、浓度、有机物本身性质及其二者之间的作用方式有关。粘土矿物的层间距离和是否具有亲油性是吸附有机成分数量大小的决定性因素。经有机改性的粘土矿物,不仅层间距增大,表面的吸附能力增大了,而且使其表面由亲水性变成亲油性。这种改性的作用大大提高了其对水体、土壤中疏水性有机污染物的吸附,由此而广泛用于防渗添加材料、油库有机防渗墙或用于废水中有机污染物的去除等环境污染控制和环境修复。天然矿物材料的表面活性、吸附性、孔道的过滤作用、层间的离子交换作用等方面的研究利用,又辅以改性技术的研究开发,使天然矿物材料的用途日益广泛。有机粘土对垃圾渗滤液中的卤代烷烃、苯系物、氯代苯类、酚类、硝基苯类、萘胺、重金属及化合物等主要污染物都有很好的吸附阻隔能力,这种优越的性能,应在环境保护方面,特别是日益严重的垃圾污染中得到更深入的研究、开发和更广泛的综合利用。垃圾渗滤液浓度高、污染强、组分复杂,特别是有机污染物种类繁多,从垃圾渗滤液中检测出70多种有机污染物。有机污染物在土壤中的迁移能力依赖于土壤对污染物的吸附程度,在填埋防渗材料中加入少量有机粘土矿物,将增加防渗材料对有机污染物的吸附能力,明显延缓污染物穿透填埋防渗材料的速度。若采用有机粘土(矿物)作用于垃圾填埋场的衬层中,其阻断渗滤液与环境联系、防止渗滤液外漏、防止外界水体进入的作用将会更好,实现了垃圾卫生填埋场适当的衬层设计,即通过低渗透材料(如高分子材料和压实粘土)和一定厚度的组合来完成,从而达到“防止对地下水及周围环境的污染”最终目的。有机粘土矿物将成为一种简单、有效、经济的污染控制和环境修复的有用工具。卫生填埋作为一种经济上最为合理,最适合我国国情的垃圾处理方式,在其衬层中加入对有机污染物有很好的吸附阻隔作用的有机粘土,将对生活垃圾进行“减量化、资源化、无害化”处置具有重要的意义。当然,实际中的应用还有待于进一步地实验和研究。(任子平,鲁安怀)
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