环境矿物材料治理铅Pb(Ⅱ)污染
1 概述
水体中的铅来自于岩石、土壤和大气沉降，含铅的废水和废渣污染局部的地面水和地下水，沸石、磷灰石等环境矿物材料因其廉价高效、广泛易得为水污染治理提供了材料。
环境矿物材料其最大特点是来源广泛、对资源和能源消耗少、对生态环境影响小、成本低廉和无二次污染、污染小，在土壤污染修复和重金属废水处理方面显示出了众多的优势，治理铅污染的环境矿物材料的研究越来越被关注和重视，现就目前应用比较广泛、治理环境效果较好的环境矿物材料综述如下。
2 各种矿物材料对Pb(Ⅱ)的治理
(1)沸石：沸石是最早用于重金属污染治理的环境矿物材料。Leppertt研究结果证实斜发沸石，对Pb有很强的亲和力，吸附能力为155.4mg/g。斜发沸石是天然沸石中储量最丰富的环境矿物材料。沸石的吸附特性源于它们离子交换的能力。沸石的三维结构使之具有很大的空隙，由于四面体中Al取代Si而使局部带负电荷，Na、Ca、K和其它带正电荷的可交换离子占据了结构中的空隙，并可被Pb替代。
(2)方解石：方解石是普遍存在于土壤和沉积物中的一种环境矿物材料，在低温条件下，用间歇吸附和射线吸收光谱相结合方法，对方解石-水界面对Pb2+的吸附机理进行评价方面Rouff.AshakiA同期研究表明：当金属初始浓度较低时(1MPb)，X射线吸收精细结构的数据表明在界面处有单核P的内生络合物形成一框架第一层上长度为2.34的Pb-O键与其邻近的氧原子在激活孤对电子后形成三或四折的扭曲的三维或二维立体化学构型；当废水中金属Pb初始浓度较高时(20-60MPb)第二相界面的水白铅矿和白铅矿的沉淀控制着对Pb的吸收，吸附机理是持续的单核吸附络合与白铅矿不断沉淀二者共同的作用，这就是在宏观上观测到的Pb对方解石具有亲和力的机制。
(3)高岭石和伊利石：V.Chantawong等研究采用来自太过的高岭石和伊利石对铅的吸附特征。主要研究了pH值对吸附的影响，金属溶液在30-600C时的吸附等温线，研究表明在pH值不超过4.34(高岭石和3.25(伊利石)时随着溶液中pH的增加，金属的吸附量也增加，且符合Langmuir和Freundlich方程。伊利石对铅的吸附量略高于高岭石，二者吸附的主要机制是铅与矿石经过复杂的作用形成了稳定的化学键。
(4)蛭石：蛭石是一种天然的粘土矿物，具有较大的比表面积和较高的离子交换容量，A.K.Padhitgl研究了以蛭石作为吸附剂从废水中除Pb的过程。研究了废水中铅的浓度、吸附剂颗粒的大小对吸收系数的影响，研究数据表明蛭石对铅有较好的吸附性。刘勇等研究了溶液pH值对吸附平衡的影响结果表明，调节溶液pH=6.0，吸附时间30min，蛭石对浓度为10-160mg/LPb的吸附率超过99%，最大吸附容量为87.72mg/g。
(5)碳黑泥：碳黑泥是以重油为原料的化肥厂合成氨工段排放的固体废弃物，它具有高的吸附容量。夏畅斌对电镀、采矿等工业产生的含Pb废水用炭黑泥进行吸附处理，考察了吸附时间、pH值Pb初始浓度对吸附反应的影响。结果表明碳黑泥对Pb+具有较强的吸附能力，pH值是影响吸附的要因素，在pH≥5的弱酸性到中性溶液中对Pb吸附性能较佳，吸附量可达80mg/g，吸附后的碳黑泥经过一定的处理可将其吸附的Pb2+回收利用。
(6)矾土和铁矿：矾土即氧化铝，Schecke1.KirkGI研究了铅在镁、铁、铝和锡的氧化物上的吸附效果大量实验表明，铅吸收的主要机制是吸附作用，也有一些研究得出铅被吸收是因为铅与这些氧化物起沉淀的结论，通过X射线吸收光谱检测出在吸收铅的过程中铅与赤铁矿和针铁矿吸附形成复杂的络合物。Kraemer~19J对人工和天然含铁的氧化物去除铅的效果作了研究，表明二者对铅均有较好的吸附性。
(7)泥炭和树脂泥炭：泥炭和树脂泥炭是一种多孔性的、成分复杂的混合物，含有大量的木质素、纤维素和腐殖质。孙庆业用浓硫酸处理原泥炭获得氧化泥炭，再利用树脂对氧化泥炭进行粘结、包膜等处理制备出的泥炭一树脂颗粒。实验结果表明，泥炭、树脂颗粒对水溶液中的重金属的吸附等温过程符合Langmuir或Freundlich吸附等温方程。铅的最大吸附量为达到47.39mg/g，在溶液pH为3.5-5.0时，颗粒对Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+和Ni2+的吸附量几乎保持恒定。泥炭树脂颗粒对于水溶液中重金属的吸附主要是化学吸附，吸附机制包括阳离子交换、络合(螫合)作用被泥炭、树脂颗粒吸附的铅可以用1N硝酸进行快速解吸，泥炭-树脂颗粒去除污水中的某些污染物质具有广泛的应用前景。
3 结论与展望
综上所述，1)环境矿物材料和非金属材料因其价格低廉、容易获得以及没有二次污染在环境中的利用日益受到重视，其去除污水和土壤中的金属离子更是有较好的效果；2)环境矿物材料与固体废弃物复合，既解决了环境污染问题，又处理固体废弃物，使固体废弃物变废为宝；3)对环境矿物材料进行合理的改性处理，研究天然矿物材料的复合以及解吸再生，提高吸附铅的能力，为环境铅污染的治理提供了一条低成本、无毒副作用的途径；4)环境矿物材料与微生物相互作用治理铅(Pb2+)污染。尽管我国环境矿物材料资源丰富，但开发利用程度还是很低的，成熟地应用于环保的品种也不多，应不断地开发新的环境矿物材料环保产品。
另外，对今后用环境矿物材料治理铅污染有以下几点建议：
1)天然环境矿物材料治理铅污染时，普遍存在着用量大，吸附效率不高等弊病，所以今后还要着重研究天然矿物材料的改性及循环再生方法，以提高其吸附效率，向环境矿物实际应用的减量化方向努力。
2)用环境矿物材料治理铅污染时，也只能改变铅的存在方式和转移其存在的位置，并不能消除其毒性，因此，在实际应用中，应加强从吸附后的矿物材料中回收利用铅方法的研究。
3)目前开展的研究大部分是在实验室条件下进行的，而实际废水处理和土壤修复的情况会复杂的多，因此有必要加强把实验成果应用于实际治理的研究。
4)加强环境矿物材料在解决环境问题中的微观细节和机理的研究，并在此基础上进行优化工艺过程方面的研究。
5)把环境矿物材料和有机生物方法相结合治理污染和修复环境。这两种方法共同构筑了由无机界和有机界组成的自然界中存在的天然自净化系统，有着各自的特点和优势，把环境矿物材料与微生物相结合，一定会取得更好的效果。随着环境矿物学研究的不断发展，对环境矿物材料治理废水和修复土壤方面研究的不断深入，环境矿物材料在环保领域的开发应用会越来越广泛。
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