膨润土对重金属离子的吸附作用
重金属污染废水主要来源于金属采矿、冶炼、电解、电镀等工业，重金属离子可在水生生物中富集，通过食物链危害人体健康。吸附法是处理含重金属离子废水的一种很有前途的方法，它不仅可以降低水中重金属离子浓度，还有利于回收其中贵重的重金属。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土。蒙脱石因层间易发生不等价阳离子置换而产生永久性负电荷，并且蒙脱石具有很大的内外表面积，这些性质决定了膨润土具有较高的离子交换容量和很强的吸附能力，因此被应用于含有重金属离子的废水处理。
一、膨润土的基本性能及对重金属离子的吸附机理
膨润土的特性取决于蒙脱石特有的结构，蒙脱石晶格内的异价类质同象置换是其最基本、最重要的构造特性。蒙脱石是一种含水的层状硅酸盐矿物，由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成。硅氧四面体片中有一定量的Si4+被Al3+取代，铝氧八面体片中也可有1/6～1/3的Al3+被 Mg2+、Fe2+等取代。这种不等价的类质同相替换使得晶层产生永久性负电荷。晶层负电性主要通过静电引力吸附的K+、Na+、Ca2+等层间阳离子来平衡，这些层间阳离子具有可交换性。另外，蒙脱石晶体边缘破键，在pH >7时端面带负电荷，也可吸附少量阳离子。正是由于蒙脱石矿物的这些特性，使膨润土可用于处理含重金属离子的废水。
二、膨润土的改性与方法
Ø改性
研究表明，通过膨润土的改性可提高其对重金属离子的去除能力。膨润土虽然具有较好的吸附性能，但是在含重金属离子废水处理的工业应用中，直接利用膨润土原土往往不能达到满意的效果，一般需将膨润土经过改性后再应用于废水处理。膨润土的改性处理方法主要有高温焙烧、酸改性或钠化改性、有机活化、无机柱撑等。
Ø改性方法
高温焙烧
高温焙烧的主要目的是使膨润土失去表面水、水化水和结构骨架中的结合水以及空隙中的一些杂质，减小水膜对污染物质的吸附阻力。焙烧还使得膨润土的空隙率和表面积增加，有利于阳离子交换容量(CEC)的增加，提高膨润土的吸附性能。但焙烧温度不能超过500℃，时间以2h为宜，否则会破坏有利于吸附的构造，也增加处理成本。
酸改性
酸活化改性就是将一定细度的膨润土浸渍于酸溶液中(常采用H2SO4)，水浴加热搅拌，抽滤后洗至滤液呈中性，干燥研磨即得酸改性膨润土。膨润土经酸活化改性后，孔容积得到增大，并削弱了原来层间的键力，层状晶格裂开，层间距增大，孔道被疏通，吸附性能和阳离子交换能力得到提高。
钠化改性
由于天然膨润土一般为钙基蒙脱石，而蒙脱石层间Ca2+的交换能力远远小于Na+，因此蒙脱石必须先要钠化，使其转变为钠基蒙脱石。钠化剂的选取大多是采用较常见的钠盐，如Na2CO3、NaCl、(NaPO3)6、NaOH等。
有机活化
有机活化是用有机改性剂对膨润土进行改性，主要为蒙脱石和季铵盐阳离子表面活性剂的作用。季铵盐阳离子进入蒙脱石的层间，不但使有机蒙脱石的层间距增大，而且改善了疏水性，从而增强了去除有机污染物的能力。
无机柱撑
用柱撑剂(多为聚合羟基阳离子)取代蒙脱石层间可交换性阳离子，形成无机层间插入化合物，经干燥脱水、煅烧脱羟基等处理得到柱撑蒙脱石。柱撑后的蒙脱石层间被撑开一个到几个分子的距离，因而比表面积增大，吸附性能得以提高。
三、膨润土吸附重金属离子的影响因素
Ø温度
在100℃以下，升高温度有利于提高对重金属离子的吸附效率，当温度从20℃升高到60℃，吸附率可以提高15%～25%。温度的升高使溶液中的离子运动速度加快，促进了离子的交换反应。
Ø重金属离子浓度及液固比
在重金属离子初始浓度增加，或在初始浓度不变而增加膨润土用量(即液固比减小)的条件下，膨润土对重金属离子的吸附总量增加，单位质量膨润土的吸附量却减小。
ØpH
一般认为，酸性条件不利于膨润土对重金属离子的吸附作用，近中性和偏碱性条件有利于吸附作用的进行。因此，去除重金属离子多控制pH在5~9。
Ø吸附时间
膨润土对重金属离子的吸附速度在前15min进行得很快，随后吸附速度减慢，一般30~50min基本达到平衡，90%左右的吸附量在60min以内完成。随着时间的延长，吸附量略有提高。
Ø粒度
随着膨润土粒度的减小，端面破键增多，阳离子交换能力略有增加。同时，粒度减小，比表面积增大，物理吸附也明显增强。总的结果是随粒度减小，吸附量增加。
