层柱粘土在有机废水处理中的应用研究进展.pdfVIP

中国化学会第八届全国应用化学年会 西安 2003．9 层柱粘土在有机废水处理中的应用研究进展 于少明 梅建国 郝文正 (合肥工业大学化工学院，合肥230009) 工业生产和农业生产活动中会产生大量含各种有机污染物的废水。这些有机污染物大部分都是难降 解的物质，排放到环境水体中将严重影响生物的食物链，进而危害人类健康。因此这些难降解有机废水 的处理已经引起了国内外的广泛关注“一。 层柱粘土是基于蒙脱土等粘土矿物而合成的一类新型的类分子筛二维多孔纳米材料。由于它具有比 表面积大，孔径可调控、无污染、在水相中稳定、不凝聚和易回收等特点，因此有望成为极具开发潜力 的、水体净化用绿色环保型的吸附剂和催化剂，其研究已成为国内外的热点口棚。本文综述了近年来层柱 粘土在有机废水处理中的应用，内容涉及层柱粘土择形吸附法去除有机污染物、层柱粘土催化湿式氧化 法去除有机污染物以及层柱粘土选择性光催化氧化法去除有机污染物。 1层柱粘土的制备 层柱粘土(Pillared InterlayerClay，简称PILC)是利用粘土的可膨胀性和层间离子的可交换性，通 过将聚合羟基金属阳离子嘲、配位化合物金属阳离子嘲作为插层剂引入至粘土层间，经进一步加热、煅烧 使其脱水或脱羟基等，在粘土层间形成稳定的柱状金属氧化物群，将粘土层间撑开，而得到的一类新型 的类分子筛结构的材料(未经煅烧脱羟基，则称之为无机粘土层问化合物)。以蒙脱土为例，其层柱化过 程如图1所示。 ●层间可交换阳离子 0聚合羟基金属阳离子或配位化合物金属阳离子 口金属氧化物柱 图1层柱粘土的层柱化过程 就已有的研究看，作为基质粘土，蒙脱土、皂石、累托石、云母、蛭石、海泡石、凹凸棒石等均有 人作过研究，其中尤以对蒙脱土、皂石研究最多，其效果也最好；作为插层剂，Al、Cr、Fe、Zr、Ga、 Ti、v、La等均有人作过研究，其中尤以A1-PRc研究最多叫。 2层柱粘土在有机废水处理中的应用 2．1层柱粘土择形吸附去除有机污染物 由于层柱粘土是一种类分子筛结构的多孔材料，因此它不仅具有普通吸附剂的吸附能力，而且同分 子筛一样它还具有选择性吸附的特性。 作为择形吸附剂，被吸附有机物的分子尺寸决定了其是否能被吸附。Vaughan等们首先报道了利用 A1-PILC来吸附碳氢化合物。他们所制备的A1-PILC的层间距(Interlayer 应用化学新进展——绿色化学与环境保护 等制备时所用的铝，土比为2,0，而Vaughan等所用的铝，土比为2．41。因此可以认为层柱粘土中金属氧化 物柱的密度，即柱间距(LateralDistance)的大小在择形吸附中与层间距大小一样也起重要的作用。 嗣耀 Pinnavaia等嗍认为干燥方式对层柱粘土孔径的影响远 大于插层剂种类或粘土离子交换容量(CEC)的影响。他们认 为不同的干燥方式使得层柱粘土片层以不同的方式聚合。 墓鞋鲁钐 其中冷冻干燥使得片层以边对边或边对面的形式聚合，相 应地形成了大孔；而空气干燥使得片层以面对面的方式聚 蓄意舞i毫皇l量童耋 on．n能I伸 合，形成类分子筛结构。图2为两种结构的示意图[9]。从图 中可见，片层结构是有利于择形吸附的，但不利于尺寸较 之其孔径大的有机分子进入到层间。进一步的研究表明， 聚合的方式不仅与干燥的方式有关，而且还与粘土的性质 密切相关；且不论以哪种方式干燥，当以皂石为基质粘土 时，层柱粘土都倾向于得到杂乱结构，即以边对边或边对 面的方式聚合：而以蒙脱