叶蜡石吸附材料的研究现状及发展趋势

      叶蜡石是我国印章类雕刻石以及装饰品的原料，也是我国具有资源优势的重要工业矿物  。叶蜡石的矿产资源分布比较集中，世界上已经探明的叶蜡石矿产资源总量约有2亿吨，我国叶蜡石储量居世界第三，仅次于

日本和韩国，主要分布在：浙江青田，北京门头沟，福建闽侯，福建峨嵋，广东台山，内蒙赤峰等地 。浙江省的叶蜡石储量占全国总储量的56%，主要集中在青田与泰顺。泰顺叶蜡石矿区位于龟湖，面积达2.1

平方公里，已探明储量5000万吨，理论储量有1亿吨，被称为“世界叶蜡石之都”。

      叶蜡石作为一种新型的层状硅酸盐工业矿物材料，具有耐化学腐蚀、绝缘性、润滑性能好等优点  。随着社会经济的发展，对环境净化用吸附材料的需要日益增长，而目前使用的吸附剂种类很多，最常见的是活性炭。

活性炭无选择性，可同时吸附多种重金属离子，吸附容量大，但其成本高，使用寿命短，循环利用和操作费用高，因此，使用来源广、价格低廉、吸附性能高及无二次污染的叶蜡石矿物吸附剂已经成为一种研究趋

势，是叶蜡石综合利用的重要发展方向。在国外，叶蜡石作为吸附剂被广泛使用，针对叶蜡石的吸附性能也已进行了大量的研究，但是国内对于叶蜡石的研究仍处于起步阶段，相关研究报道较少。目前，在国内将叶

蜡石矿物材料作为环境保护材料依然具有良好的发展前景，这主要是因为中国叶蜡石矿产资源丰富，总储量居世界前列。另外，大量的实验研究表明，用非金属矿物材料叶蜡石作为环保材料，还具有如下几个优点：

1) 总储量大，价格低廉而且容易获得；2) 改性或活化的方法相对简单；3) 可以去除水中的无机污染物和有机污染物；4) 具有比较高的物理稳定性、化学稳定性和生物稳定性。本文依据叶蜡石的结构特征和研究现

状，对叶蜡石用作吸附材料的改性制备方法进行了介绍，对叶蜡石的吸附原理进行了分析，并对未来发展趋势作了评析。

        叶蜡石是一种含水铝硅酸盐层状粘土矿物，其理论化学式为Al2[Si4O10](OH)2或者Al2O3∙4SiO2∙H2O，密度为2.65~2.90 g/cm3，莫氏硬度为1~2，其晶体结构中铝氧八面体中Al可以被少量的Fe2+、Fe3+、

Mg2+替代，主要为酸性火山凝灰岩经热液蚀变而成，常与石英、高岭石、蒙脱石、地开石、绢云母以及蓝晶石、红柱石、刚玉等矿物共生 。     叶蜡石通常具有三种不同的物理形态，分别为射线状晶体集合体、层状平面集合体、大量小粒结晶形成的集合体。叶蜡石的利用价值受到其组成中的氧化铝、氧化硅、铁及其它伴生杂质以及物理色泽等因素的影响。

根据所含杂质矿物的不同，叶蜡石呈现不同的颜色，一般为白色、黄色、浅蓝色、灰绿色，略带浅黄色、浅褐色或浅绿色，具有玻璃光泽，珍珠状晕彩。

       叶蜡石天然的吸附活性让它能有效吸附污水中的重金属离子，天然绢云母叶蜡石就对Pb2+、Cu2+和Zn2+二价有毒金属阳离子具有吸附作用  ，再加上天然叶蜡石由于具有热稳定性，非膨胀性，耐酸碱腐

蚀性，电负性和离子交换能力和以及对有机、无机离子的吸附性等优良特性，因此叶蜡石是很有应用价值的吸附材料，但未经过改性处理的叶蜡石原矿粉久置水中不膨胀的特性使得重金属离子吸附效果不佳。

采用了批式实验的方法研究了pH、离子强度等对铀在叶蜡石上吸附行为的影响，结果表明，铀在叶蜡石上的吸附受pH影响较大，受离子强度影响较小。这表明叶蜡石对不同重金属离子的吸附效果受到多

种因素的影响，因此研究经表面改性的叶蜡石对开发叶蜡石作为一种吸附材料具有现实意义。

      近年来，在日常生活中，人们非常喜欢采用以天然的非金属矿物为主要原料生产的各种涂料，以吸附净化室内的环境。  

      1）将凹凸棒陶土粉、彩色叶蜡石颗粒、酸化后的沸石颗粒、白水泥、熟石膏粉、白炭黑等材料充分混合，利用多种黏土矿物的吸附特性，制得了具有净化空气功能的叶蜡石涂料粉。

     2） 利用叶蜡石、麦饭石、珍珠岩、木鱼石、天青石、长石等无机矿物制备纳米矿物质净水滤料，可以直接净化普通水质的水，吸附水中有毒有害物质以及余氯、溶解性有机物，有效杀菌，去除异味。

     3）利用叶蜡石、硅灰石、锂云母等黏土矿物与硫酸钙、硫酸铁、氧化锌和硼酸制备得到一种环境清洁剂，充分利用了叶蜡石等黏土矿物的对环境的吸附干燥、杀菌消毒的作用，效果显著、操作简单且无毒无副

作用。

      在工业生产中，不少场合需要从气体中脱除二氧化碳，甚至在某些场合需要降低空气中二氧化碳含量，吸附分离技术是一种有效的分离方法。现阶段，变压吸附法发展较为迅速，大型工业化吸附装置已投入使用，

其二氧化碳分离效率很高，几乎能达到99%以上，在化肥、石化等工业中的应用较广泛  。通过对叶蜡石改性，开发专用吸附剂，对某些污染物有特效。在钢铁和化工行业中，有大量的二氧化硫气体产生，废气

需要回收、降低其中的二氧化硫浓度才能排放至空气中，以免形成酸雨等对环境造成严重污染，通过碱浸法处理叶蜡石所得的氧化铝材料对二氧化硫气体有一定吸附能力。另外硅酸盐的多孔材料由于其光电性能和

阻燃隔热性能使它还能应作于隔热材料和吸声材料等方面，值得深入研究 。

       有机酚是橡胶、医药、染料、农药和精细化工等许多工业的原料、助剂和中间体，因此存在于多种工业废水中。由于其毒性而成为环保要求废水处理中必须解决的问题。对苯二酚与其它有机酚相比具有水溶性强

难于吸附、结构较稳定难于分解、毒性又较强等特点。有机活化处理后的叶蜡石能明显提高对对苯二酚的吸附能力，可使水溶液中对苯二酚的去除率从26.8%提高到83.1%。实验证明叶蜡石的吸附特性能有效去除工业废水中的有机酚类，同时探讨了叶蜡石吸附对苯二酚的机理：极性对苯二酚分子能够通过与叶蜡石表面形成氢键以及负电荷的转移被吸

附；PAM改性的有机叶蜡石吸附对苯二酚的机理为：PAM分子上的被质子化胺基和游离的酚盐离子形成氢键而实现吸附；季铵盐改性的有机叶蜡石吸附对苯二酚的机理为：叶蜡石表面的疏水特性和第二吸附层中

所带的反离子与酚盐离子之间的相互作用实现的。

       另外，地下水的氟化物污染是世界上一些国家用水安全的严重问题，摄入受污染的地下水引起的过量氟化物。过量的氟化物在饮用水中可能引起骨和牙齿组织的不可逆脱矿质，一种称为氟中毒的病症，并长期

损害脑，肝，甲状腺和肾脏。长期以来一直需要去除氟化物从饮用水中提取，以保证人体安全。从几种脱氟技术中，吸附是由于其成本效益，易于操作和简单的物理过程而最常用的技术。