葉蠟石吸附材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

      葉蠟石是我國(guó)印章類(lèi)雕刻石以及裝飾品的原料，也是我國(guó)具有資源優(yōu)勢(shì)的重要工業(yè)礦物  。葉蠟石的礦產(chǎn)資源分布比較集中，世界上已經(jīng)探明的葉蠟石礦產(chǎn)資源總量約有2億噸，我國(guó)葉蠟石儲(chǔ)量居世界第三，僅次于

日本和韓國(guó)，主要分布在：浙江青田，北京門(mén)頭溝，福建閩侯，福建峨嵋，廣東臺(tái)山，內(nèi)蒙赤峰等地 。浙江省的葉蠟石儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的56%，主要集中在青田與泰順。泰順葉蠟石礦區(qū)位于龜湖，面積達(dá)2.1

平方公里，已探明儲(chǔ)量5000萬(wàn)噸，理論儲(chǔ)量有1億噸，被稱(chēng)為“世界葉蠟石之都”。

      葉蠟石作為一種新型的層狀硅酸鹽工業(yè)礦物材料，具有耐化學(xué)腐蝕、絕緣性、潤(rùn)滑性能好等優(yōu)點(diǎn)  。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境凈化用吸附材料的需要日益增長(zhǎng)，而目前使用的吸附劑種類(lèi)很多，最常見(jiàn)的是活性炭。

活性炭無(wú)選擇性，可同時(shí)吸附多種重金屬離子，吸附容量大，但其成本高，使用壽命短，循環(huán)利用和操作費(fèi)用高，因此，使用來(lái)源廣、價(jià)格低廉、吸附性能高及無(wú)二次污染的葉蠟石礦物吸附劑已經(jīng)成為一種研究趨

勢(shì)，是葉蠟石綜合利用的重要發(fā)展方向。在國(guó)外，葉蠟石作為吸附劑被廣泛使用，針對(duì)葉蠟石的吸附性能也已進(jìn)行了大量的研究，但是國(guó)內(nèi)對(duì)于葉蠟石的研究仍處于起步階段，相關(guān)研究報(bào)道較少。目前，在國(guó)內(nèi)將葉

蠟石礦物材料作為環(huán)境保護(hù)材料依然具有良好的發(fā)展前景，這主要是因?yàn)橹袊?guó)葉蠟石礦產(chǎn)資源豐富，總儲(chǔ)量居世界前列。另外，大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，用非金屬礦物材料葉蠟石作為環(huán)保材料，還具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1) 總儲(chǔ)量大，價(jià)格低廉而且容易獲得；2) 改性或活化的方法相對(duì)簡(jiǎn)單；3) 可以去除水中的無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物；4) 具有比較高的物理穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性。本文依據(jù)葉蠟石的結(jié)構(gòu)特征和研究現(xiàn)

狀，對(duì)葉蠟石用作吸附材料的改性制備方法進(jìn)行了介紹，對(duì)葉蠟石的吸附原理進(jìn)行了分析，并對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)作了評(píng)析。

        葉蠟石是一種含水鋁硅酸鹽層狀粘土礦物，其理論化學(xué)式為Al2[Si4O10](OH)2或者Al2O3?4SiO2?H2O，密度為2.65~2.90 g/cm3，莫氏硬度為1~2，其晶體結(jié)構(gòu)中鋁氧八面體中Al可以被少量的Fe2+、Fe3+、

Mg2+替代，主要為酸性火山凝灰?guī)r經(jīng)熱液蝕變而成，常與石英、高嶺石、蒙脫石、地開(kāi)石、絹云母以及藍(lán)晶石、紅柱石、剛玉等礦物共生 。     葉蠟石通常具有三種不同的物理形態(tài)，分別為射線狀晶體集合體、層狀平面集合體、大量小粒結(jié)晶形成的集合體。葉蠟石的利用價(jià)值受到其組成中的氧化鋁、氧化硅、鐵及其它伴生雜質(zhì)以及物理色澤等因素的影響。

根據(jù)所含雜質(zhì)礦物的不同，葉蠟石呈現(xiàn)不同的顏色，一般為白色、黃色、淺藍(lán)色、灰綠色，略帶淺黃色、淺褐色或淺綠色，具有玻璃光澤，珍珠狀暈彩。

       葉蠟石天然的吸附活性讓它能有效吸附污水中的重金屬離子，天然絹云母葉蠟石就對(duì)Pb2+、Cu2+和Zn2+二價(jià)有毒金屬陽(yáng)離子具有吸附作用  ，再加上天然葉蠟石由于具有熱穩(wěn)定性，非膨脹性，耐酸堿腐

蝕性，電負(fù)性和離子交換能力和以及對(duì)有機(jī)、無(wú)機(jī)離子的吸附性等優(yōu)良特性，因此葉蠟石是很有應(yīng)用價(jià)值的吸附材料，但未經(jīng)過(guò)改性處理的葉蠟石原礦粉久置水中不膨脹的特性使得重金屬離子吸附效果不佳。

采用了批式實(shí)驗(yàn)的方法研究了pH、離子強(qiáng)度等對(duì)鈾在葉蠟石上吸附行為的影響，結(jié)果表明，鈾在葉蠟石上的吸附受pH影響較大，受離子強(qiáng)度影響較小。這表明葉蠟石對(duì)不同重金屬離子的吸附效果受到多

種因素的影響，因此研究經(jīng)表面改性的葉蠟石對(duì)開(kāi)發(fā)葉蠟石作為一種吸附材料具有現(xiàn)實(shí)意義。

      近年來(lái)，在日常生活中，人們非常喜歡采用以天然的非金屬礦物為主要原料生產(chǎn)的各種涂料，以吸附凈化室內(nèi)的環(huán)境。  

      1）將凹凸棒陶土粉、彩色葉蠟石顆粒、酸化后的沸石顆粒、白水泥、熟石膏粉、白炭黑等材料充分混合，利用多種黏土礦物的吸附特性，制得了具有凈化空氣功能的葉蠟石涂料粉。

     2） 利用葉蠟石、麥飯石、珍珠巖、木魚(yú)石、天青石、長(zhǎng)石等無(wú)機(jī)礦物制備納米礦物質(zhì)凈水濾料，可以直接凈化普通水質(zhì)的水，吸附水中有毒有害物質(zhì)以及余氯、溶解性有機(jī)物，有效殺菌，去除異味。

     3）利用葉蠟石、硅灰石、鋰云母等黏土礦物與硫酸鈣、硫酸鐵、氧化鋅和硼酸制備得到一種環(huán)境清潔劑，充分利用了葉蠟石等黏土礦物的對(duì)環(huán)境的吸附干燥、殺菌消毒的作用，效果顯著、操作簡(jiǎn)單且無(wú)毒無(wú)副

作用。

      在工業(yè)生產(chǎn)中，不少場(chǎng)合需要從氣體中脫除二氧化碳，甚至在某些場(chǎng)合需要降低空氣中二氧化碳含量，吸附分離技術(shù)是一種有效的分離方法。現(xiàn)階段，變壓吸附法發(fā)展較為迅速，大型工業(yè)化吸附裝置已投入使用，

其二氧化碳分離效率很高，幾乎能達(dá)到99%以上，在化肥、石化等工業(yè)中的應(yīng)用較廣泛  。通過(guò)對(duì)葉蠟石改性，開(kāi)發(fā)專(zhuān)用吸附劑，對(duì)某些污染物有特效。在鋼鐵和化工行業(yè)中，有大量的二氧化硫氣體產(chǎn)生，廢氣

需要回收、降低其中的二氧化硫濃度才能排放至空氣中，以免形成酸雨等對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，通過(guò)堿浸法處理葉蠟石所得的氧化鋁材料對(duì)二氧化硫氣體有一定吸附能力。另外硅酸鹽的多孔材料由于其光電性能和

阻燃隔熱性能使它還能應(yīng)作于隔熱材料和吸聲材料等方面，值得深入研究 。

       有機(jī)酚是橡膠、醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥和精細(xì)化工等許多工業(yè)的原料、助劑和中間體，因此存在于多種工業(yè)廢水中。由于其毒性而成為環(huán)保要求廢水處理中必須解決的問(wèn)題。對(duì)苯二酚與其它有機(jī)酚相比具有水溶性強(qiáng)

難于吸附、結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定難于分解、毒性又較強(qiáng)等特點(diǎn)。有機(jī)活化處理后的葉蠟石能明顯提高對(duì)對(duì)苯二酚的吸附能力，可使水溶液中對(duì)苯二酚的去除率從26.8%提高到83.1%。實(shí)驗(yàn)證明葉蠟石的吸附特性能有效去除工業(yè)廢水中的有機(jī)酚類(lèi)，同時(shí)探討了葉蠟石吸附對(duì)苯二酚的機(jī)理：極性對(duì)苯二酚分子能夠通過(guò)與葉蠟石表面形成氫鍵以及負(fù)電荷的轉(zhuǎn)移被吸

附；PAM改性的有機(jī)葉蠟石吸附對(duì)苯二酚的機(jī)理為：PAM分子上的被質(zhì)子化胺基和游離的酚鹽離子形成氫鍵而實(shí)現(xiàn)吸附；季銨鹽改性的有機(jī)葉蠟石吸附對(duì)苯二酚的機(jī)理為：葉蠟石表面的疏水特性和第二吸附層中

所帶的反離子與酚鹽離子之間的相互作用實(shí)現(xiàn)的。

       另外，地下水的氟化物污染是世界上一些國(guó)家用水安全的嚴(yán)重問(wèn)題，攝入受污染的地下水引起的過(guò)量氟化物。過(guò)量的氟化物在飲用水中可能引起骨和牙齒組織的不可逆脫礦質(zhì)，一種稱(chēng)為氟中毒的病癥，并長(zhǎng)期

損害腦，肝，甲狀腺和腎臟。長(zhǎng)期以來(lái)一直需要去除氟化物從飲用水中提取，以保證人體安全。從幾種脫氟技術(shù)中，吸附是由于其成本效益，易于操作和簡(jiǎn)單的物理過(guò)程而最常用的技術(shù)。