中国粉体网讯 非金属类环保矿产，具有很好的脱色、吸附、表面改性、中和、高膨胀及高流变性、亲水性和亲油性、阳离子交换等物理和化学性质，具有储量大、无二次污染的特性，适用范围广、发展前景好等特点，大量用于大气、水、土壤污染处理防治。

1、非金属矿物材料在环保领域的作用

（1）土壤改良

利用一些矿物岩石阳离子交换性质、选择性、吸附性、酸碱性等特殊的物理化学性质，能够改变土壤的物化性状，增加土壤的保水、保肥能力，效果显著。如沸石、膨润土、浮石、蛭石、硅藻土、海泡石是利用矿物的通气性和膨胀性来改良土壤结构；如高岭土、膨润土、石灰岩、泥灰岩、火山灰、蛇纹岩是利用矿物的吸附性、粘结性和阳离子交换性防止水土流失；如沸石、石灰岩、石膏、碳质岩是利用矿物具有酸碱性的特征，来改善土壤的酸碱度等。

（2）治理污水

利用坡缕石和海泡石具有的孔状结构，来处理有机废水；利用蛭石具有片状结构、良好的高分子交换性和强吸附性，能作金属废水的处理介质；利用蒙脱石、凹凸棒土、沸石等比表面积大、离子交换性高及吸附性能优良的性质，来处理生活废水、工业废水，去除废水中的重金属离子（如Ni²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr²⁺、Al²⁺等）、有机污染物及磷酸根离子等，并且吸附后具有优良的脱附效果，能够二次使用。

（3）净化气体

利用膨润土、海泡石、坡缕石、高岭土等比表面积大、吸附性强的特性作为吸附、过滤材料，处理臭气、毒气（如NH₃等）等有害气体；利用经表面改性的粘土矿物处理固体垃圾，并可防止二次污染；利用膨胀石墨治理大气污染和海洋油类污染。另外，天然沸石、海泡石、蒙脱石、坡缕石等，在国防工业、核工业、航天工业中防毒、防辐射等方面也有很好的应用。

（4）生态建材

利用沸石、硅藻土、膨胀珍珠岩、蛭石、浮石、海泡石等非金属矿具有体轻、导热系数小、耐高温、吸音等特点，能够生产安全健康型生态建材；利用滑石、石膏、方解石、高岭土、蛇纹石、麦饭石等非金属矿具有吸附和药用功能，能够生产保健型生态建材；硅灰石、长石、透辉石、霞石、正长岩、玄武岩等，能够生产节能型生态建材。

新形势下，环保矿产面临前所未有的机遇。以节能保温矿物材料、室内空气净化和温度调节材料、抗菌材料、负阳离子释放材料、污水净化材料、碳酸钙木塑地板等为代表健康环保型矿物材料正在兴起，也体现了新的趋势。

2、非金属矿产在环保领域研究进展

（1）凹凸棒石

通过加热改性，YIN等将700℃处理后的富钙凹凸棒石（NCAP700）与富营养化湖泊沉积物进行共培养，结果表明NCAP700将表层沉积物中34.5%的移动态磷转化为稳定态磷，有效抑制了磷的释放，且在厌氧条件下也能显著降低上覆水和底泥孔隙水中的磷通量和磷浓度。此外，YIN等发现当水里停留8h时，凹凸棒石对进水磷（9.74～11.4mg/L）的平均去除率达到93.1%～95.4%，且在一定范围内，随水力停留时间增大，除磷性能会增强。

孔明等的研究表明天然凹凸棒黏土对Cr⁶⁺的理论最大吸附量为67.57mg/g，将凹凸棒石添加到含重金属的底泥中后，底泥中的铬由不稳定的酸溶态和可还原态转化为了稳定的可氧化态和残渣态，表明凹凸棒石可以吸附和固定重金属。

WANG等以负载染料的凹凸棒石黏土废料为原料，制备了一种环保型的硅酸盐/碳复合吸附剂，该复合吸附剂对四环素、结晶紫和亚甲基蓝的最大吸附容量可达319.8、244.4、281.7mg/g。张建民等采用溶剂热法制备的新型磁性氧化石墨烯-凹凸棒石复合材料，对亚甲基蓝的去除效率达98.64%，且对实验完的磁性复合材料用磁铁进行分离回收，回收率达98.67%。以上两种新型复合材料不仅对有机物具有极高的净化潜力，而且解决了废弃凹凸棒石的污染问题，可作为纺织印染废水和抗生素废水净化的理想吸附剂。

王家宏等利用偶联剂将重金属螯合剂四乙烯五胺修饰在凹凸棒土表面，制得的复合材料对Cr⁶⁺最大吸附量达到了270.8mg/g。HUANG等采用水热焙烧法制备的MgO-ATP吸附剂能同时吸附Pb²⁺和Cd²⁺，最大吸附量分别为127.6、25.3mg/g，比原凹凸棒石提高了2～3倍，有望成为一种性能优良的重金属污染环境修复吸附剂。

（2）膨润土

赵秋香等将-SH（巯基）基团嫁接到酸活化后的钙基蒙脱石上，得到蒙脱石-OR-SH复合矿物材料，处理Cd污染土壤，结果表明，经复合材料处理后，土壤中Cd的可交换态（水溶态和离子交换态）含量下降64.51%，下降幅度远高于单一蒙脱石材料，同时抑制小白菜对Cd的吸收降幅达57.14%。

孙志勇等采用CTAB和壳聚糖复合改性膨润土吸附活性红X-3B,结果表明,复合改性膨润土层间距由1.245nm增大至1.718nm,对100mgL的活性红X-3B模拟废水的去除率可达99.15%,吸附剂经NaOH液浸泡再生6次后去除率仍在60%以上,可循环利用。

（3）沸石

MariaVisa以较低的成本合成出比原料粉煤灰比表面积大10倍的沸石,对废水P²⁺的去除效率大大增加。

李政等将粉煤灰合成出的NaP型沸石用于石油化工废水中总氮和总磷的去除中,去除效率分别为65.5%和91.4%。

邹紫今等将羟基磷灰石与沸石以1:2的比例混合，制成混合固化剂处理Cd、Pb污染土，并进行水稻田间实验，数据显示，当施加量为1.8kg·m^-2时土壤中Pb和Cd的DTPA提取的有效态态含量分别降低69.6%和62.0%，亦能使水稻糙米中Cd和Pb含量下降48.5%和17%。

此外，将改性粉煤灰沸石用于造纸废水处理,用粉煤灰沸石作为催化剂处理苯酚废水,合成粉煤灰沸石固磷剂用于除磷,制备氟离子吸附剂除氟等,都预示着粉煤灰沸石在防治污染、提高环保效益方面前景广泛。

（4）海泡石

通过热、无机或有机改性后海泡石的吸附性能较普通海泡石有了较大提升，其回收能力也得到了改善，使其在土壤修复、空气净化、改善水体质量等领域均表现出极好的应用前景。

许璐等将海泡石与石灰以不同比例施加到Cd污染大田中，并种植玉米，当施加量为石灰6.6t·hm^-2海泡石9.9t·hm^-2时，玉米根、茎、叶和籽粒中重金属Cd的含量对比CK显著降低，分别降低了70.27%、61.54%、46.51%和44.23%，也可略微提高玉米产量。

刘瑞瑞团队通过水解沉淀后进行灼烧的方法合成了具有蜂窝状介孔的TiO₂/改性海泡石复合材料用以催化空气中的甲醛分解，经过测试在550℃，且TiO₂/改性海泡石质量比为1∶2的条件下，该催化剂获得了光学、吸附甲醛和光催化性能的最佳组合，经过12h催化分解后甲醛去除率可达88%。

刘莹等利用共沉淀法将Fe₃O₄纳米颗粒附着在海泡石表面后利用多巴胺对其进行包覆，制备出一种复合改性海泡石。利用亚甲基蓝溶液模拟其对有色印染废水的吸附能力。多巴胺会在碱性条件下形成具有黏性的聚多巴胺增强海泡石的吸附能力，其对甲基蓝的最大吸附容量可以达到749.14mg/g。

（5）高岭土

王任远利用无机铁基、有机、有机无机联合改性等改性方法改性高岭土，实验证明，无机改性方法使高岭土比表面积从9.22m²·g^-1增加至14.25m²·g^-1，孔径从3.03nm增加至3.82nm，更利于进行阳离子交换。在处理重金属污染土壤上表现为，无机铁基改性高岭土相比其他改性方法能使污染土中更多的Cd可还原态转化为残渣态，投加量为3%时残渣态由34.47%分别提高到59.53%。对于被重金属污染的工程建设用地,高岭土由于可塑性与吸附性兼备的特点,也有着良好的应用。

黄明等采用化学方法制取了磁性高岭土，研究了吸附剂用量、pH值、时间对磁性高岭土吸附Pb²⁺的影响，并进行了对比试验。结果表明，吸附很快达到平衡，Pb²⁺的去除率达到99%以上。

结语

环保矿物种类繁多，非金属环保矿物中凹凸棒土、膨润土、沸石、海泡石、高岭土等材料应用广泛。不过，水、土壤、大气等复杂的环境中，污染源众多，对环保材料的性能要求也存在差异，对非金属矿物环保材料的利用也应充分的扬长避短，既要划分种类，也要协同治理。

参考来源：

谷一鸣，等：海泡石改性材料在环境保护中的研究进展，兰州理工大学

常柳，等：矿物材料在重金属污染土壤修复中的应用，辽宁科技大学

褚琳琳，等：粉煤灰制备沸石的合成方法研究及环保应用，山东省威海生态环境监测中心

王柔，等：凹凸棒石的改性及其在水环境领域的研究和应用，中国科学院大学

王泽龙，等：膨润土改性和复配及在废水处理中的应用进展，郑州大学

陈平，等：高岭土在水处理中的应用研究进展，东北石油大学

韩张雄，等：环保矿产的功能及其应用展望，陕西省地质矿产实验研究所

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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