黏土矿物材料在含铀废水处理中的应用

黏土矿物通常由硅氧四面体片和铝氧八面体片以不同比例通过共用氧连接起来的层状结构，具有比表面积大、阳离子交换能力强、能够对重金属及有机质吸附等特性，可利用其可变电荷表面对铀离子的吸附、解吸、沉淀来控制铀元素的迁移、富集，是应用于溶液中铀富集吸附和废水中铀去除、回收利用的理想吸附材料。

1、高岭土类材料

作为自然环境中最重要的黏土矿物之一，高岭土在固定和延缓污染转移中起着关键作用。近年来，高岭土对有关铀酰离子的吸附研究出发点都是基于高岭土表面存在着能够与铀酰离子发生配合反应的功能基团，通过高岭土改性获得具有更优良吸附性能的材料是铀吸附材料的未来主要研究方向之一。

王光辉等对高岭土经煅烧后酸活化改性，并比较了天然高岭土和改性高岭土的吸附效果。结果表明，改性后的高岭土对铀的吸附量随接触时间的延长而增大，60min内达到吸附平衡，对铀的吸附效率由15%提高到81%。

2、凹凸棒黏土类材料

凹凸棒石具有独特的层链状晶体结构，纤维细长，多孔，表面积较大，具有良好的吸附性能。凹凸棒石所含的Si4+被Al3+置换，出现的剩余负电荷使其能从水溶液中吸附重金属离子和放射性核素。

天然存在的凹凸棒黏土通过活化或者改性处理，赋以复合材料独特性能，能够广泛应用于环境废水处理，放射性核素铀的去除、富集、利用提供一种廉价的吸附分离材料。

张金流等对凹凸棒黏土进行酸和热活化改性，结果表明，质量分数5%HCl酸活化和400℃热活化样品达到最好的吸附效果，对铀的吸附效率分别达到92.8%和94.95%，其最大吸附量分别为37.11mg/g和37.90mg/g。凹凸棒黏土酸处理后，HCl去除黏土中酸溶性矿物如碳酸盐以及活化了晶体内外表面，增加表面活性点数量和增大比表面积，处理后凹凸棒黏土提高了对铀的吸附性能。热活化凹凸棒黏土除去黏土中的沸石水和部分结晶水，增大了比表面积和孔隙度，改善对铀的吸附性能。

3、蒙脱石类材料

蒙脱石具有膨胀性大、离子交换能力强、能够吸附大量的铀等优点，在含铀废水的吸附材料应用前景中有巨大的潜力。但是，天然蒙脱石处理含铀废水效率不高，可通过改性提高其吸附容量和吸附性能。

张志宾等用十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）改性蒙脱土，制备出季胺盐阳离子插层蒙脱土并对铀酰离子在该材料上的吸附过程及性能进行了研究。结果表明，插层后的蒙脱土的层间距由1.21nm增加到4.09nm，季胺盐阳离子插层改性促进了蒙脱土对铀酰离子的选择性吸附，改性后的蒙脱土对铀的去除率达到98%以上。

4、埃洛石类材料

埃洛石是一种结构独特、对环境友好、低廉易得的天然黏土矿物，利用独特的结构特点和吸附特性能够制备出具有高效吸附铀的复合材料，在铀吸附材料领域中有着非常大的潜力。

谭天社等研究发现，埃洛石对铀（VI）的吸附主要以静电引力为主，也可能是管道包容和沉淀吸着，且吸附过程是可逆的，主要吸附形式为外层配合或离子交换。

5、伊利石类材料

伊利石是一种稳定、高承载能力、低成本的黏土矿物，是一种较好的吸附剂，可去除溶液中重金属；同时伊利石也是一种有用的载体材料，可以减少聚集效应，提高其活性和承载能力，是一种高效、优良的铀吸附材料。

崔瑞萍等研究了伊利石对水溶液中铀的吸附行为及吸附机理，结果表明，伊利石与水溶液中低含量的铀发生吸附反应的过程中，铀离子与伊利石中的R-OH基团螯合形成配合物，且伊利石吸附铀的机理表现为络合吸附机理。

来源：朱益萍,王学刚,聂世勇,等.黏土矿物材料在含铀废水处理中的应用研究进展[J].水处理技术,2019,45(7):13-17.