凹凸棒石環(huán)保礦物材料

凹凸棒石是一種天然的一維納米級含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，發(fā)達的孔道結構，內(nèi)外比表面積大，以及結構中含有B、L酸位點，使其具有特殊的催化性能、載體性能、吸附性能、懸浮及流變性和離子交換性等特性，廣泛應用于大氣污染治理、水污染治理以及土壤修復等領域，被稱為是理想的環(huán)保材料。

1、凹凸棒石工業(yè)廢氣處理材料

以優(yōu)質凹凸棒原礦配以適量的膨潤土為主要原料經(jīng)過粉磨、造粒、焙燒，制成一種高強度的顆粒，可用于吸附空氣中的有機磷、硫化氫及大氣中痕量的氣態(tài)甲苯和丁醇，用于工廠、農(nóng)牧場、罐頭廠、屠宰場、制革廠、汽車修配廠及貨棧等場所，能除去脂肪、油污和臭味，以保持地面或其他表面的環(huán)境清潔，與以活性炭為主要原料的同類產(chǎn)品相比，具有成本低、生產(chǎn)工藝簡單、不會產(chǎn)生二次污染等特點。

凹凸棒石黏土吸收液具有膠體特性，還可改善碳煙顆粒的潤濕性能，礦物復合材料并對NOx、SO2的氧化具有催化作用，因而對尾氣中的碳煙顆粒物、NOx、SO2等污染物具有良好的脫除效果。

2、凹凸棒石汽車尾氣處理材料

國內(nèi)外的許多研究表明，凹凸棒石對NOx、SO2、NH3等有害氣體具有較大的吸附容量能迅速達到吸附平衡，且能反復再生，在汽車尾氣治理方面等具有應用潛力，已有工業(yè)化應用的實例。

稀土改性凹凸棒石黏土吸收液更是一種較為理想的柴油機尾氣吸收劑，對柴油機尾氣污染物的脫除效果良好，礦物復合材料實驗條件下，碳煙的脫除率為71.3%，NOx的脫除率可達90.6%，SO2和HC的脫除率均＞90%。

3、凹凸棒石室內(nèi)空氣凈化材料

凹凸棒石因比表面積大、吸附性強，作為吸附過濾材料廣泛應用于凈化污染空氣。以凹凸棒土為主要原料制備的吸附干燥劑可用于環(huán)境的除濕，室內(nèi)空氣的凈化。

4、凹凸棒石光催化材料

近年來，關于凹凸棒石做光催化劑載體的研究逐漸增多，把氧化劑固定在凹凸棒石上能夠增加催化劑的反應比表面積，使反應的速率和效率加快。凹凸棒石負載TiO2已有大量的相關報道，負載方法也各異。溶膠－凝膠法制備的納米TiO2/凹凸棒石光催化復合材料，處理有色廢水等效果良好，脫色率高。

除TiO2外，礦物復合材料金屬氧化物、尖晶石氧化物也可負載在凹凸棒石上作為光催化氧化劑。

5、凹凸棒石重金屬吸附材料

天然凹凸棒石常用于吸附去除水體中的Hg（II）、Cd（II）、Pb（II）等重金屬離子，但吸附量和吸附速率有限。為提高凹凸棒石對重金屬離子的吸附性能，通常采用酸活化、熱活化、硅烷偶聯(lián)劑和離子液改性處理等改性，以去除凹凸棒石伴生雜質、疏通孔道、增大比表面積和增加表面功能基團。

例如，在水熱環(huán)境下堿活化可以將凹凸棒石及伴生礦轉變成吸附能力更強的硅酸鹽，同時在表面形成絡合能力更強的Si-O-基團，顯著提升對重金屬離子的吸附能力。在凹凸棒石表面通過包覆或接枝有機改性劑（尤其是聚合物），可以引入有機官能團，可顯著提高凹凸棒石對重金屬離子的吸附去除能力。

6、凹凸棒石有機污染物吸附材料

除了重金屬離子外，水體中工業(yè)用染料、殺蟲劑、抗生素等有機污染物的去除也已刻不容緩。凹凸棒石廣泛用于陽離子型有機污染物的吸附去除。

不同產(chǎn)地的天然凹凸棒石的組成、棒晶發(fā)育程度和表面理化性能差異較大。研究發(fā)現(xiàn)，鎂含量較低且具有二八面體結構的凹凸棒石的吸附性能相對較好。

有機化改性處理能更有效地提高凹凸棒石對有機分子的吸附性能，目前研究較多的是將表面活性劑（如帶有正電荷的季銨鹽或季鹽）嵌入或包覆到凹凸棒石上，將親水的凹凸棒石轉化為疏水的有機凹凸棒石，或將帶負電的表面轉變?yōu)閹д姷谋砻妫岣邔τ袡C分子的吸附能力。

7、凹凸棒石氨氮、磷酸根吸附材料

對于氨氮來講，國內(nèi)學者早期就開展了凹凸棒石去除氨氮的相關研究工作。Xiao等通過在凹凸棒石表面引發(fā)接枝聚丙烯氨酰胺，然后固載微生物實現(xiàn)了對水體中低濃度氨氮的有效去除。

相比氨氮吸附，由于凹凸棒石和磷酸根之間的電荷排斥作用，其對磷酸根的去除效果較差，但是富鈣的白云石型凹凸棒石對水體中磷酸根具有優(yōu)異的捕獲能力，尤其是熱活化處理后。

Yin等近年來專注于研究江蘇盱眙白云石凹凸棒石對富營養(yǎng)化湖泊中沉積物和水體中磷的吸附去除性能，發(fā)現(xiàn)熱處理富鈣凹凸棒石可以用作湖泊富營養(yǎng)化控制的鎖磷劑。

8、凹凸棒石霉菌毒素吸附材料

由于霉菌毒素具有不同的分子結構和極性，導致以凹凸棒石為主的霉菌毒素吸附劑的脫毒能力較低。Zhou對比研究了蒙脫石、凹凸棒石及凹蒙石對飼料中霉菌毒素和營養(yǎng)物質的吸附行為，發(fā)現(xiàn)凹蒙石對霉菌毒素的吸附能力最佳，且對營養(yǎng)物質的吸附較弱。

王文波題組基于多年來對凹凸棒石結構和理化性能的認知，礦物復合材料創(chuàng)制了玉米赤霉烯酮吸附劑，實現(xiàn)了對黃曲霉毒素和玉米赤霉烯酮的高效去除。

9、凹凸棒石細菌及病毒吸附材料

凹凸棒石還可用來處理某些細菌及病毒污染的水體或土壤，Hassen等對蒙脫土、凹土等吸附性試驗發(fā)現(xiàn)，凹凸棒石對大腸桿菌、假單胞菌具有很強的吸附性，吸附率分別達98.2%和60%。

10、凹凸棒石抗菌材料

凹凸棒石具有良好的吸附和離子交換性能，可用作抗菌材料載體，目前的研究主要集中在載銀、銅、鋅等金屬離子型抗菌材料和利用二氧化鈦等光催化型的無機抗菌材料。

Lei等通過離子交換制備了凹凸棒石/姜精油納米雜化抗菌材料，使其在發(fā)揮抗菌功能的同時具有良好的耐熱、耐酸堿性能。Cai等通過將十二烷基三苯基溴化膦固載于凹凸棒石上有效延長季鹽的抗菌時效，使該材料具有精準的抗菌能力和較低的生物毒性。

11、凹凸棒石環(huán)境催化材料

選擇性催化還原脫硝（selective catalytic reduction，SCR）技術的核心是催化劑。二氧化鈦、活性氧化鋁和分子篩等載體有利于降低SCR催化反應溫度，但易受煙氣中二氧化硫和水的影響，難以實現(xiàn)工業(yè)應用。相比之下，黏土礦物由于綠色無毒、具有獨特的類分子篩層狀結構，在SCR催化劑載體方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

Zhang等通過浸漬法制備了凹凸棒石負載錳氧化物催化劑，具有較好的低溫SCR活性，脫硝率可達95%。Yao等通過溶膠-凝膠法構筑了系列凹凸棒石基SCR催化劑，發(fā)現(xiàn)通過離子摻雜可改善凹凸棒石負載鐵基鈣鈦礦型催化劑的SCR低溫催化活性，尤其是V2O5協(xié)同改性有效提高了表面化學吸附氧和酸性位點的數(shù)量，從而促進對NH3的吸附和SCR的反應速率。

除大氣環(huán)境污染物，凹凸棒石基催化劑也廣泛用于水體有機污染物的催化降解。

12、凹凸棒石土壤污染修復材料

凹凸棒石獨特的吸附性能可以用在土壤污染修復中。許多研究者通過盆栽試驗驗證了土壤中添加凹凸棒石可提高土壤的pH值，改善土壤酸性，有效降低植株對Cu、Zn、Cd等重金屬離子的吸收。

從資源的角度上，如果將凹凸棒石應用到土壤污染的治理中，不僅能夠為日益惡劣的土壤污染提供廉價易得的天然礦物材料，而且能夠促進礦物材料的開發(fā)與應用。

13、凹凸棒石河水污染治理材料

凹凸棒石及其活化產(chǎn)品對嚴重有機污染河水的色度、揮發(fā)酚、油、NH3-N、CODcr等及陽極電泳漆廢水的COD和色度均有明顯的去除作用，當與某些混凝劑組合使用時，對SS和COD的凈化呈明顯的增強作用，從而使污染河水的整體水質大大改善，其中某些水質指標可達到我國地面Ⅰ級、Ⅱ級的質量標準。

14、凹凸棒石固體廢物和放射性核廢物處理材料

凹凸棒石黏土是放射性物質和有毒氣體極好的吸附劑，能用于防原子輻射和防化學武器，一旦燒結，便可阻止放射性物質的滲漏，例如，用凹凸棒石黏土和水泥使放射性廢料固化，再用硅氧烷聚合物封裝，或直接埋入土中，均能達此目的。