膨潤土又稱膨潤巖或斑脫巖，是以蒙脫石為主要成分的細粒硅酸鹽黏土礦物，膨潤土的性質主要取決于蒙脫石的性質。蒙脫石是一種層狀結構、片狀結晶的硅酸鹽黏土礦，其構成分子式為（Na，Ca）0.33（Al，Mg）2Si4O10（OH）2·nH2O，它由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2∶1 型晶體構成。蒙脫石八面體中的Al3+可被Mg2+、Na+等置換，四面體中的Si4+可被Al3+等置換，這就使得蒙脫石能形成永久性負電荷，從而具有較強的離子交換性能，可吸附其他離子以保持電荷平衡。另外，膨潤土較大的比表面積和良好的膨脹性也使其具有較強的吸附能力。但是天然膨潤土表面通常存在一層薄的水膜，限制了膨潤土對疏水性有機物的有效吸附，因此，采用不同的改性方法對膨潤土進行處理，并利用改性膨潤土處理染料廢水具有重要的研究意義。

1 天然膨潤土的改性

膨潤土的改性方法主要包括活化法和添加改性劑法。其中活化法主要有酸活化法、高溫焙燒法、微波活化法、鹽活化法、氫化法、鈉化法、氧化法、還原法等，添加改性劑法主要有無機改性法、有機改性法和無機/有機復合改性法等。

1.1 活化法

活化法指利用某種改性劑對膨潤土進行活化，以提高膨潤土的吸附性能。常用的活化法中，酸活化法、焙燒法和鹽活化法以其操作簡便的優點被廣泛使用。

1.1.1 酸活化法

酸活化法是利用硫酸、鹽酸、硝酸、草酸等對膨潤土進行活化。膨潤土經酸活化后，層間的Na+、Mg2+等轉化為可溶性鹽類溶出，同時，膨潤土結構通道中的雜質也被溶解，從而增大了膨潤土層間距、孔道容積，進而增強了其吸附性能。B. Benguella 等〔1〕用硫酸對天然膨潤土進行活化，并利用改性后的膨潤土吸附兩種酸性染料，數據顯示，經酸活化后，膨潤土比表面積由23 m2/g 增大到56 m2/g。

1.1.2 高溫焙燒法

高溫焙燒法主要是將膨潤土在一定的溫度下焙燒一段時間，使其失去表面水、吸附水和結合水，從而減少膨潤土水膜對污染物的吸附阻力，進而提高膨潤土的吸附性能。趙大傳等〔2〕將膨潤土在馬弗爐內以30 ℃/min 的速率升至一定溫度后焙燒2 h，并利用焙燒膨潤土處理活性翠藍KN-G 染料模擬廢水，實驗發現當焙燒溫度為450 ℃時，膨潤土的表面水及空隙中的一些雜質已基本除去，此時膨潤土的吸附性能達到最佳。

1.1.3 鹽活化法

鹽活化法是將膨潤土置于鈉、鎂、鋁、銅、鐵、鋅等鹵化物、硝酸鹽溶液中，通過攪拌、過濾、洗滌、烘干等處理，制得鹽改性膨潤土。這些金屬離子與膨潤土層間硅氧四面體的負電荷結合而使得膨潤土層間陽離子具有可交換性。E. Eren 等〔3〕用Ni2+、Co2+、Zn2+對膨潤土進行改性，結果表明，金屬陽離子進入到膨潤土層間，使得層間孔隙直徑增大，離子可交換性增強；另外，在層間溶劑的作用下，膨潤土片狀晶體剝離、分散成更薄的單晶片，增大了膨潤土比表面積。何冰月等〔4〕采用硫酸鋁和硝酸銀對膨潤土進行改性，制得Al-Ag 鹽改性膨潤土，并利用這種改性膨潤土分別處理4 種染料廢水。結果表明，Al-Ag鹽改性膨潤土顆粒具有大量結構復雜的微孔，其內外表面上含有許多催化性很強且能使染料分子轉變為較小分子的鋁離子和銀原子，這種改性膨潤土不僅能吸附染料分子，還可催化降解染料分子。

1.2 添加改性劑法

通過添加改性劑來對膨潤土改性的方法，按改性劑的性質可分為無機改性法、有機改性法及無機/有機復合改性法。其中有機改性法是目前的研究熱點，其改性后產品對印染廢水的吸附效果也較好。

1.2.1 無機改性法

無機改性法是指利用無機金屬陽離子聚合物進入膨潤土層間而制得改性膨潤土的方法。無機改性膨潤土也叫無機交聯膨潤土或無機柱撐膨潤土。天然膨潤土經無機改性后，層間距增大，比表面積也增大，其吸附性能得到極大的提高。Qinyan Yue等〔5〕用聚環氧氯丙烷二甲銨陽離子聚合物對膨潤土改性，制得陽離子聚合物改性膨潤土，并利用其吸附分散型染料及活性染料，結果表明：陽離子聚合物進入到膨潤土層間并將其層間距擴大； 相比于天然膨潤土，改性膨潤土疏水性更強；膨潤土經聚合物改性后，其表面帶正電，有利于其吸附廢水中陰離子型有機污染物。

1.2.2 有機改性法

有機改性法指采用不同的有機季銨鹽對膨潤土進行改性的方法。有機季銨鹽通過離子交換作用與膨潤土鈉或鈣離子反應，從而將有機成分引入膨潤土，使得膨潤土從親水疏油性變成親油疏水性。李振興等〔6〕使用十六烷基三甲基溴化銨對膨潤土進行改性，制得有機改性膨潤土，并利用其吸附直接黑染料，分析結果表明，膨潤土經有機改性后，疏水性增強，改性劑進入膨潤土層間，膨潤土層間距增大。

1.2.3 無機/有機復合改性法

無機/有機改性復合法即聯合無機改性法和有機改性法對膨潤土進行改性的方法，以求進一步提高其吸附能力。張鳳杰等〔7〕使用碳酸鈉-十六烷基三甲基溴化銨對天然膨潤土進行改性，制得無機/有機膨潤土，并利用這種改性膨潤土吸附活性艷藍，分析結果表明，改性膨潤土的脫色效果優于天然膨潤土，這是因為：天然膨潤土經鈉化后，陽離子含量增加；十六烷基三甲基溴化銨進入了硅酸鹽片層間，蒙脫石有機含量明顯增加。劉玉真等〔8〕使用PDMDAAC水溶性陽離子對膨潤土進行改性，制得無機-有機復合改性膨潤土，并利用其吸附活性艷紅K-2BP 和分散黃SE-6GFL，結果表明，無機-有機復合體表面與活性染料分子之間的結合力較強，吸附效果較好。

2 改性膨潤土對染料的吸附效果

膨潤土經活化法或添加改性劑法改性后，吸附性能有較大提高。近年來，利用改性膨潤土處理染料廢水成為研究的熱點。馬建鋒等〔9〕用羥基鐵柱撐膨潤土吸附亞甲基藍，并利用H2O2和超聲波技術將污染物進行催化氧化，實現吸附劑再生，結果表明，在H2O2濃度為0.5 mol/L、pH 為3.5、超聲波功率為90W條件下反應3 h 時，陽離子交換容量為60%的羥基鐵柱撐膨潤土再生6 次后對亞甲基藍的吸附率仍保持在90%左右，且這種羥基鐵柱撐膨潤土回收率可達80%。邵紅等〔10〕使用殼聚糖對膨潤土進行改性，制得殼聚糖改性膨潤土，并利用其吸附酸性大紅，當改性膨潤土投加質量濃度為14 g/L、pH 為4、攪拌6 min、離心17 min 時，酸性大紅的脫色率可達97%。表 1 列出了幾種改性膨潤土對廢水中染料的吸附效果。

表 1 改性膨潤土對染料的吸附效果

從表 1 可以看出，總體上改性膨潤土對染料的吸附效果較好，染料去除率最大可達99.7%。改性膨潤土對于染料初始質量濃度小于400 mg/L 的低濃度廢水普遍具有較好的處理效果。

3 改性膨潤土對染料的吸附機理、影響因素及吸附等溫式

3.1 改性膨潤土對染料的吸附機理

膨潤土對染料的吸附機理主要包括離子交換吸附、表面吸附和層間配位吸附。在一定條件下一般以一種吸附機理為主，但是也有可能由兩種或兩種以上的吸附機理共同發生作用。張春等〔26〕使用殼聚糖改性膨潤土吸附染料羅丹明，分析表明，覆蓋于膨潤土表層的殼聚糖分子富含羥基和氨基等，羥基和氨基通過與羅丹明分子形成酰基化合物而將羅丹明染料分子吸附于膨潤土的表面。聶錦旭等〔12〕使用Fe2+和Fe3+改性膨潤土吸附甲基藍，結果表明，Fe2+和Fe3+以水合離子的形式進入膨潤土層間，使其層間距增大，吸附孔隙率也增大，從而大大增強了膨潤土的吸附性能。

3.2 改性膨潤土的吸附影響因素

改性膨潤土的吸附影響因素主要有膨潤土用量、染料初始濃度、pH、溫度、鹽離子濃度和時間等。安小欣等〔13〕利用鋯改性膨潤土吸附大紅染料，結果表明，當改性膨潤土投加質量濃度小于1.0 g/L 時，處理40 mg/L 的大紅染料，大紅染料的去除率隨改性膨潤土用量的增加而增大，并在投加質量濃度為1.0 g/L 時，去除率最大，為95.7%，超過1.0 g/L 時，去除率變化較平緩并略有下降。B. Zohra 等〔27〕利用有機改性膨潤土吸附直接紅2，染料初始濃度越大、溫度越高，染料吸附量越大。E. Eren 等〔3〕利用金屬陽離子改性膨潤土吸附結晶紫，金屬離子濃度越大，染料吸附量越大。蔣月秀等〔28〕利用酸改性膨潤土和鐵柱撐改性膨潤土分別吸附酸性靛藍（AB74），酸性靛藍的脫色率隨染料溶液pH 的增加而下降，隨溫度和染料初始濃度的增加而降低，并在120 min 時，吸附基本達到平衡。

3.3 改性膨潤土的吸附等溫式

目前提出的最常用的吸附等溫式有Freundlich、Langmuir 和BET 吸附等溫式。改性膨潤土對染料的吸附等溫線一般符合Freundlich 和Langmuir 等溫線模型。Qian Li 等〔18〕利用陽離子聚合改性膨潤土吸附非離子型和陰離子型染料，結果表明，改性膨潤土對非離子型染料的吸附符合Langmuir 等溫線模型，對陰離子型染料的吸附則符合Freundlich 等溫線模型。張春等〔26〕利用殼聚糖改性膨潤土吸附羅丹明，該吸附符合Freundlich、Langmuir 等溫線模型，但更符合Langmuir 等溫線模型，其相關系數均在0.990 以上。邵紅等〔29〕采用鉬酸改性膨潤土吸附堿性藍染料，其吸附符合Langmuir 等溫線模型。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

4 結語

膨潤土作為一種有效的吸附劑，具有諸多優點：儲量豐富廉價易得；具有較高的化學和生物穩定性；對環境無污染，活化法或添加改性劑法簡單易行；改性膨潤土對染料的去除效果明顯，特別是有機改性膨潤土對廢水中的染料吸附去除效果較好。因此，研究采用改性膨潤土處理染料廢水具有廣闊的社會經濟效益，對環境治理也具有重大的意義。但是目前對膨潤土的研究僅限于實驗室階段，所以，如何更系統全面地研究膨潤土并將其研究成果應用于實際生產，還有待做更深入細致的工作。