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一文了解累托石及其在废水中的应用


来源:中国粉体网   茜茜

[导读]  当前,随着国家发展的需要以及科技的进步,工业发展越来越受到人们的重视,重工业正以主要姿态占据我国工业排行榜前列。与此同时,工业发展出现的问题却也越来越严重。工业废渣乱放、废水乱排的现象屡见不鲜,特别是一些含有金属离子的废水,如果处理不当,不及时很有可能导致生命危险的发生。如今环保督查的严峻形势严峻,做好工业废渣、废水的合理安排就至关重要。

中国粉体网讯  当前,随着国家发展的需要以及科技的进步,工业发展越来越受到人们的重视,重工业正以主要姿态占据我国工业排行榜前列。与此同时,工业发展出现的问题却也越来越严重。工业废渣乱放、废水乱排的现象屡见不鲜,特别是一些含有金属离子的废水,如果处理不当,不及时很有可能导致生命危险的发生。如今环保督查的严峻形势严峻,做好工业废渣、废水的合理安排就至关重要。


本文以累托石为线索,主要揭秘制备磁性累托石的步骤以及其在含金属离子废水当中的应用。


累托石的物化性质


含义:1981年E.W.Rector在美国阿肯色州首次发现了累托石,并以自己的名字命名为“rectorite”,音译为“累托石”。


物理性质


累托石是二八面体云母和二八面体蒙脱土1:1的规则间层粘土矿物,与高岭土有许多相似之处。

化学式:Kx(H2O)4{Alx[AlxSi4-xO10](OH)2},其化学组成为二氧化硅43%~54%,三氧化二铝24%~40%,水8%~15%,三项之和约为90%,剩下的10%为氧化镁、三氧化二铁、氧化铁、氧化钠、氧化钙和氧化钾。


形状:多呈现土状、细片状、席草状,有滑感,质地疏松,遇水膨胀,解理成泥糊状。


颗粒大小:粒度细小,多数小于5um,少数结晶的可达到0.01~0.1mm。


颜色:一般为灰白色、灰绿色、褐黄色等。


光泽:具有珍珠-油脂光泽。


密度:随着含水量的变化而变化。


化学性质


1、胶体学性能


累托石具有良好的胶体学性能,将带有负电荷的累托石放入电解质水溶液中,其表面形成胶体双电层。


2、吸附性和离子交换性能


累托石晶体中的蒙脱石层带有负电荷,显示电极性,所以,它能吸附各种无机离子、有机极性分子和气体分子。而累托石的阳离子交换性能是其重要的特性,因此,制备了很多工业产品。


3、耐高温性能


累托石具有良好的抗高温性以及较高的耐火度,其耐火度达到1660℃,是一种优质的耐火材料。


累托石的应用


1、钻井泥浆材料


由于累托石粘土矿物具有优良的流变特性,其造浆率高、失水量小、耐高温的特点,再加上它优于钻井泥浆的膨润土的性质,以及不需要预水化等性能而早已开发成为新型钻井泥浆材料。


2、石油催化剂载体


无机聚合物与累托石交联后,交联的累托石仍然具备良好的膨胀性和阴离子交换性能,而稳定的云母层形成了“层体”支撑的固定的层面,这样形成的孔道便不易塌陷。


3、累托石在涂料中的应用


累托石具有良好的分散性、悬浮性、流变性、耐高温,对有机和无机材料表现出较好的相容性和适应性,因此,累托石可以作为建筑内墙涂料、转钢涂料等。


4、环保材料


累托石在处理废水时物美价廉、无毒,不会造成二次污染,并且累托石具有极强的吸附性能与阳离子交换能力,许多学者将累托石或者改性的累托石用于吸附处理各种废水中的有机物、金属离子。所以,累托石很受环保行业的青睐。


5、其他方面


累托石当中的云母层具有防紫外线的能力。针对这一特点,开发出了一些防紫外线和抗辐射的产品。除此之外,累托石粘土还在橡胶填料、型砂铸造粘和剂、药物载体等方面发挥很大的作用。


累托石的改性以及在废水中的应用


为什么累托石在处理废水时,要对其改性?


污水处理的方法很多,吸附法和铁氧体沉淀法是常用的方法之一。吸附法是应用具有良好吸附能力的功能材料去除废水中污染物的一种处理方法。累托石在水中极易膨胀呈高度分散的悬浮状态,在用于水处理后难以与水快速分离,从而制约了其在水处理方面的应用。


而铁氧体沉淀法处理废水的优点是:可以有效吸附废水当中的多种重金属离子,而且比重大,具有磁性,并且废水处理之后,利用沉淀过滤或者磁选的方法可以很方便地将其回收。但是,这种处理方法的缺点是:铁氧体在一般情况下很稳定,它的吸附性能在60~70℃才能被激发,而且出现吸附能力有限、耗能高、反应慢、吸附时间长的缺点。


优势互补


累托石是一种具有特殊层状结构的硅酸盐粘土矿物,具有很好的分散性、吸附性和阳离子交换性的优点。鉴于上面出现的问题,我们考虑,如果将磁性微粒与累托石复合,获得一种赋有磁性的新型废水处理材料,并将其用于废水处理,然后采用磁选分离技术即可快速回收。应该会对促进磁性微孔矿物及环境保护方面具有重要的意义。


制备磁性累托石的方法步骤


制备磁性累托石首先要采用化学共沉淀法制备纳米Fe3O4磁性微粒,将其与累托石复合制得一系列不同Fe3O4载量的磁性累托石,分别XRD/扫描电镜、透射电镜和美国Lake Shore7410型振动样品磁强计分析,结果表明:Fe3O4粒子均匀地 累托石的表面,磁性累托石仍然具有很好的磁性,其磁饱和强度随着Fe3O4载量的增加而增大。


以氯化铁、硫酸铁及有机插层累托石为原料,制备了Fe3O4柱撑磁性累托石。XRD/扫描电镜、磁性、比表面积分析结果表明累托石层间存在有Fe3O4


制备磁性累托石流程图



磁性累托石用于含金属离子废水中的研究


累托石是一种具有特殊层状结构的硅酸盐粘土矿物,具有很好的分散性、吸附性和阳离子交换性的优点,将Fe3O4负载型磁性累托石用于含金属离子的实验表明:对废水中污染物起吸附作用的主要为磁性累托石,当废水中污染物浓度达到一定时间,对金属离子的吸附随着时间的增长而增长。磁分离回收率均在96%以上,故磁性累托石在废水处理上是成功的,定能为以后工业废水处理带来一剂良方。


系统研究磁性累托石复合材料的复合工艺及其应用于废水处理的应用特征(处理效果、磁回收率等),对促进磁性微孔矿物环保材料新品种的开发及其在环境保护领域的应用具有重要的意义。

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