1 概述

        水體中的鉛來(lái)自于巖石、土壤和大氣沉降，含鉛的廢水和廢渣污染局部的地面水和地下水，沸石、磷灰石等環(huán)境礦物材料因其廉價(jià)高效、廣泛易得為水污染治理提供了材料。
環(huán)境礦物材料其最大特點(diǎn)是來(lái)源廣泛、對(duì)資源和能源消耗少、對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小、成本低廉和無(wú)二次污染、污染小，在土壤污染修復(fù)和重金屬?gòu)U水處理方面顯示出了眾多的優(yōu)勢(shì)，治理鉛污染的環(huán)境礦物材料的研究越來(lái)越被關(guān)注和重視，現(xiàn)就目前應(yīng)用比較廣泛、治理環(huán)境效果較好的環(huán)境礦物材料綜述如下。

2 各種礦物材料對(duì)Pb(Ⅱ)的治理

        (1)沸石：沸石是最早用于重金屬污染治理的環(huán)境礦物材料。Leppertt研究結(jié)果證實(shí)斜發(fā)沸石，對(duì)Pb有很強(qiáng)的親和力，吸附能力為155.4mg/g。斜發(fā)沸石是天然沸石中儲(chǔ)量最豐富的環(huán)境礦物材料。沸石的吸附特性源于它們離子交換的能力。沸石的三維結(jié)構(gòu)使之具有很大的空隙，由于四面體中Al取代Si而使局部帶負(fù)電荷，Na、Ca、K和其它帶正電荷的可交換離子占據(jù)了結(jié)構(gòu)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積物中的一種環(huán)境礦物材料，在低溫條件下，用間歇吸附和射線吸收光譜相結(jié)合方法，對(duì)方解石-水界面對(duì)Pb2+的吸附機(jī)理進(jìn)行評(píng)價(jià)方面Rouff.AshakiA同期研究表明：當(dāng)金屬初始濃度較低時(shí)(1MPb)，X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)表明在界面處有單核P的內(nèi)生絡(luò)合物形成一框架第一層上長(zhǎng)度為2.34的Pb-O鍵與其鄰近的氧原子在激活孤對(duì)電子后形成三或四折的扭曲的三維或二維立體化學(xué)構(gòu)型；當(dāng)廢水中金屬Pb初始濃度較高時(shí)(20-60MPb)第二相界面的水白鉛礦和白鉛礦的沉淀控制著對(duì)Pb的吸收，吸附機(jī)理是持續(xù)的單核吸附絡(luò)合與白鉛礦不斷沉淀二者共同的作用，這就是在宏觀上觀測(cè)到的Pb對(duì)方解石具有親和力的機(jī)制。

        (3)高嶺石和伊利石：V.Chantawong等研究采用來(lái)自太過(guò)的高嶺石和伊利石對(duì)鉛的吸附特征。主要研究了pH值對(duì)吸附的影響，金屬溶液在30-600C時(shí)的吸附等溫線，研究表明在pH值不超過(guò)4.34(高嶺石和3.25(伊利石)時(shí)隨著溶液中pH的增加，金屬的吸附量也增加，且符合Langmuir和Freundlich方程。伊利石對(duì)鉛的吸附量略高于高嶺石，二者吸附的主要機(jī)制是鉛與礦石經(jīng)過(guò)復(fù)雜的作用形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵。

        (4)蛭石：蛭石是一種天然的粘土礦物，具有較大的比表面積和較高的離子交換容量，A.K.Padhitgl研究了以蛭石作為吸附劑從廢水中除Pb的過(guò)程。研究了廢水中鉛的濃度、吸附劑顆粒的大小對(duì)吸收系數(shù)的影響，研究數(shù)據(jù)表明蛭石對(duì)鉛有較好的吸附性。劉勇等研究了溶液pH值對(duì)吸附平衡的影響結(jié)果表明，調(diào)節(jié)溶液pH=6.0，吸附時(shí)間30min，蛭石對(duì)濃度為10-160mg/LPb的吸附率超過(guò)99%，最大吸附容量為87.72mg/g。

        (5)碳黑泥：碳黑泥是以重油為原料的化肥廠合成氨工段排放的固體廢棄物，它具有高的吸附容量。夏暢斌對(duì)電鍍、采礦等工業(yè)產(chǎn)生的含Pb廢水用炭黑泥進(jìn)行吸附處理，考察了吸附時(shí)間、pH值Pb初始濃度對(duì)吸附反應(yīng)的影響。結(jié)果表明碳黑泥對(duì)Pb+具有較強(qiáng)的吸附能力，pH值是影響吸附的要因素，在pH≥5的弱酸性到中性溶液中對(duì)Pb吸附性能較佳，吸附量可達(dá)80mg/g，吸附后的碳黑泥經(jīng)過(guò)一定的處理可將其吸附的Pb2+回收利用。

        (6)礬土和鐵礦：礬土即氧化鋁，Schecke1.KirkGI研究了鉛在鎂、鐵、鋁和錫的氧化物上的吸附效果大量實(shí)驗(yàn)表明，鉛吸收的主要機(jī)制是吸附作用，也有一些研究得出鉛被吸收是因?yàn)殂U與這些氧化物起沉淀的結(jié)論，通過(guò)X射線吸收光譜檢測(cè)出在吸收鉛的過(guò)程中鉛與赤鐵礦和針鐵礦吸附形成復(fù)雜的絡(luò)合物。Kraemer~19J對(duì)人工和天然含鐵的氧化物去除鉛的效果作了研究，表明二者對(duì)鉛均有較好的吸附性。

        (7)泥炭和樹脂泥炭：泥炭和樹脂泥炭是一種多孔性的、成分復(fù)雜的混合物，含有大量的木質(zhì)素、纖維素和腐殖質(zhì)。孫慶業(yè)用濃硫酸處理原泥炭獲得氧化泥炭，再利用樹脂對(duì)氧化泥炭進(jìn)行粘結(jié)、包膜等處理制備出的泥炭一樹脂顆粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，泥炭、樹脂顆粒對(duì)水溶液中的重金屬的吸附等溫過(guò)程符合Langmuir或Freundlich吸附等溫方程。鉛的最大吸附量為達(dá)到47.39mg/g，在溶液pH為3.5-5.0時(shí)，顆粒對(duì)Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+和Ni2+的吸附量幾乎保持恒定。泥炭樹脂顆粒對(duì)于水溶液中重金屬的吸附主要是化學(xué)吸附，吸附機(jī)制包括陽(yáng)離子交換、絡(luò)合(螫合)作用被泥炭、樹脂顆粒吸附的鉛可以用1N硝酸進(jìn)行快速解吸，泥炭-樹脂顆粒去除污水中的某些污染物質(zhì)具有廣泛的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論與展望

        綜上所述，1)環(huán)境礦物材料和非金屬材料因其價(jià)格低廉、容易獲得以及沒有二次污染在環(huán)境中的利用日益受到重視，其去除污水和土壤中的金屬離子更是有較好的效果；2)環(huán)境礦物材料與固體廢棄物復(fù)合，既解決了環(huán)境污染問題，又處理固體廢棄物，使固體廢棄物變廢為寶；3)對(duì)環(huán)境礦物材料進(jìn)行合理的改性處理，研究天然礦物材料的復(fù)合以及解吸再生，提高吸附鉛的能力，為環(huán)境鉛污染的治理提供了一條低成本、無(wú)毒副作用的途徑；4)環(huán)境礦物材料與微生物相互作用治理鉛(Pb2+)污染。盡管我國(guó)環(huán)境礦物材料資源豐富，但開發(fā)利用程度還是很低的，成熟地應(yīng)用于環(huán)保的品種也不多，應(yīng)不斷地開發(fā)新的環(huán)境礦物材料環(huán)保產(chǎn)品。

        另外，對(duì)今后用環(huán)境礦物材料治理鉛污染有以下幾點(diǎn)建議：

        1)天然環(huán)境礦物材料治理鉛污染時(shí)，普遍存在著用量大，吸附效率不高等弊病，所以今后還要著重研究天然礦物材料的改性及循環(huán)再生方法，以提高其吸附效率，向環(huán)境礦物實(shí)際應(yīng)用的減量化方向努力。

        2)用環(huán)境礦物材料治理鉛污染時(shí)，也只能改變鉛的存在方式和轉(zhuǎn)移其存在的位置，并不能消除其毒性，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)加強(qiáng)從吸附后的礦物材料中回收利用鉛方法的研究。

        3)目前開展的研究大部分是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，而實(shí)際廢水處理和土壤修復(fù)的情況會(huì)復(fù)雜的多，因此有必要加強(qiáng)把實(shí)驗(yàn)成果應(yīng)用于實(shí)際治理的研究。

        4)加強(qiáng)環(huán)境礦物材料在解決環(huán)境問題中的微觀細(xì)節(jié)和機(jī)理的研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化工藝過(guò)程方面的研究。

        5)把環(huán)境礦物材料和有機(jī)生物方法相結(jié)合治理污染和修復(fù)環(huán)境。這兩種方法共同構(gòu)筑了由無(wú)機(jī)界和有機(jī)界組成的自然界中存在的天然自凈化系統(tǒng)，有著各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，把環(huán)境礦物材料與微生物相結(jié)合，一定會(huì)取得更好的效果。隨著環(huán)境礦物學(xué)研究的不斷發(fā)展，對(duì)環(huán)境礦物材料治理廢水和修復(fù)土壤方面研究的不斷深入，環(huán)境礦物材料在環(huán)保領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。
 

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