随着人类环保意识的增强和全球环保标准及要求的提高,环保产业正在成为非常具有前景的新兴产业之一。而许多非金属矿物材料,如碳酸钙、石英、高岭土、滑石、硅藻土、沸石、膨润土、凹凸棒石、海泡石等经过加工后,具有选择性吸附有害及各种有机和无机污染物的功能,且原料易得,本身不产生二次污染,有望在环境污染治理方面大展身手。
  近日,粉体技术网刊登的一篇文章列出了非金属矿物材料发挥治污作用的6个具体领域——
  一是在污水处理中的应用,具体包括水中重金属离子的处理、水中有机污染物的处理、水中无机污染物的处理等。
  成本低廉的天然矿物材料对各种污染物具有自净化作用,可以用来规模治污。许多国家尤其是发达国家对非金属矿物在污水治理中的应用非常重视,如蒙脱石、累托石、海泡石、沸石、硅灰石、电气石、硅藻土、方解石、磷灰石等,在水体污染治理中得到了不同程度的利用。
  除了治理废水,非金属矿物还可以改造水质。西沙群岛饮用水就是用当地含沸石的火山角砾岩处理后,排除海水中的有机质,降低矿化度,减少氨离子和硝酸根,成为标准饮用水的。
  二是在空气污染处理中的应用,具体包括工业废气治理、燃煤污染治理、城市空气治理、室内空气污染治理等。
  在治理燃煤污染方面,可以通过研究某些高温下形成疏松孔道结构的环境矿物材料作为固硫添加剂,营造燃煤内部氧化气氛,有效地阻止硫酸盐分解。比如蛭石尾矿。研究表明,蛭石尾矿具有良好的固硫效果。蛭石尾砂在型煤燃烧过程中膨胀产生的疏松结构,不仅能提高燃煤固硫效率,还能为煤中碳质成分的充分燃烧创造条件,降低煤炭因不完全燃烧而形成的碳质飞灰,明显减少烟尘污染。
  三是在固体废弃物治理中的应用,具体包括固废的二次资源化、垃圾填埋场防渗等。
  大多数工业废渣为可利用的二次资源,如炉渣、粉煤灰、冶金渣、煤矸石、尾矿、赤泥等。这些废弃物的矿物组成绝大部分是非金属矿物,对于此类污染物的治理主要是使其二次资源化。例如煤矸石,其成分与粘土相似,可用以生产砖瓦、水泥、轻骨料、砌筑砂浆;含碳量很低的煤矸石可用于生产陶瓷、耐火材料等。
  四是在处置放射性废物方面的应用。
  目前,大多数国家初步选择凝灰岩和花岗岩作为具有天然屏障功能的处置库围岩。正是凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,可使核素进入孔道,能够有效阻滞核素迁移而成为天然屏障。
  五是在治理土地沙漠化方面的应用。
  一些粘土矿物材料能吸附比自身重量大得多的水分,具有独特的水土保持功能。例如,膨润土水化后,体积迅速膨胀至凝胶体,渗透率大大降低,而且膨润土具有良好的抗冻性、压缩性、固节性,对沙土的稳定性、密实性、自保水性、永久性等具有明显的效果。所有这些特性使其成为沙漠化治理的理想材料之一。
  六是在研发生态建材方面的应用。
  关于非金属矿物材料在环境污染治理中的市场前景,文章指出,近五年来,我国用于环境保护的总投资已超过4900亿元。这既说明我国政府对环境保护的重视,又表明了环保市场的巨大。
  文章预计,相对于非金属矿在其他领域的应用而言,环保污染治理还是一个新领域,可以说非金属矿物材料的开发利用是非金属矿工业发展的新方向和新经济增长点之一。相信在今后十年内,非金属矿在环保领域中的应用必将保持快速增长,预计年均增长率在15%左右。
  既然非金属矿物材料应用前景广阔,那么我国非金属矿工业又是个什么现状呢?据业内专家介绍,我国非金属矿工业在取得进步的同时,带动了许多小型企业的发展,但是小型企业缺乏系统的供求管理,导致我国低端产品产量过剩,而高端产品又远远不足,这对我国非金属矿业的发展带来了极大的阻碍。因此,产业的转型升级和创新发展势在必行。

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近年来,国内发生了数起重金属污染相关的事件,包括镉大米、镉小麦、血铅超标等,土壤重金属污染已成为影响社会稳定的重要因素。

 

农田重金属污染修复,从技术途径上,一是去除总量,二是降低活性,三是减少食物链风险。目前我国重金属污染农田土壤修复所采用的技术主要有:工程修复、物化稳定-低吸收作物联合阻控、农艺(水分等)调控、植物吸取修复、化学淋洗修复、替代种植与安全利用等技术。

重金属污染农田土壤修复技术你家农田用过吗?

物化稳定(钝化)是现阶段应用最多的修复方法之一,该方法向污染土壤添加一种或多种钝化材料,通过调节土壤理化性质以及沉淀、吸附、络合、氧化-还原等一系列反应,改变土壤中重金属形态和降低生物有效性,从而减少农作物对重金属的吸收。常见的钝化剂包括无机钝化剂、有机钝化剂、微生物钝化剂、复合钝化剂等。

无机钝化剂主要包括方解石、石灰、含磷材料(磷矿石、羟基磷灰石和水溶性磷肥等)、黏土矿物类(膨润土、沸石、海泡石、硅藻土、沸石等)、工业副产品类(赤泥、飞灰、磷石膏和白云石残渣等)等,这类钝化剂在重金属污染土壤钝化修复中的研究和应用最为广泛。

石灰在南方酸性土壤重金属修复上应用最为广泛,施加石灰可以快速提高土壤pH,促使Cd、Pb、Cu和Zn等重金属被土壤吸附或形成氢氧化物沉淀,同时石灰具有较高的水溶性,容易渗入土壤空隙,具有较好的修复效果。

黏土矿物材料在表面活性、吸附性、过滤作用、离子交换作用等方面的性能,又辅以改性技术的研究开发,使黏土矿物的用途日益广泛。粘土矿物分散度高,比表面积很大,可达800m2/g,且结构单元层之间空隙较大,层间域具有净负电荷结构性能,易与重金属离子发生交换吸附。由于结构单元外层存在羟基,单元层之间的键力联结较弱,重金属离子可以进入层间与羟基发生配合作用。

所以粘土矿物对重金属的吸附作用主要是以重金属离子与羟基发生配合作用的形式进行的,它对重金属离子的吸附选择性受矿物的层电荷分布、重金属离子的水化热、电价、离子半径和有效离子半径等因素控制。一般重金属离子的电价越高,半径越小,与粘土矿物间的吸附作用越强。

重金属污染农田土壤修复技术你家农田用过吗?

2018年1月,科技部等5部门联合编制了《土壤污染防治先进技术装备目录》,其中就纳入了基于天然矿物混合材料的重金属污染场地稳定化技术。

基于天然矿物混合材料的重金属污染场地稳定化技术的技术路线是:该混合材料以沸石类天然矿物为主要成分,混合少量钙镁化合物、铁盐、铝盐及粘性土等制备而成。根据重金属污染浓度,经试验确定材料配比和添加量,添加比例一般在1%~10%,将材料与污染土壤充分混匀,保持含水率25%,自然养护7d。对于土壤清挖、运输过程中可能产生的扬尘污染,釆取洒水、覆盖等措施进行控制。

主要指标:混合材料中污染物含量符合国家相关标准要求,粒径1mm,pH值7.5左右,颗粒含水率3%-5%,比表面积平均30m2/g,阳离子交换量140cmol/kg,处理后土壤重金属浸出率可降低96%。

适用范围:重金属(铜、铅、镉、锌等)污染场地土壤修复。

另外,《建材工业发展规划(2016-2020)》中明确指出:要重点开发基于非金属矿物用于环保治理等方面的矿物功能材料。发展用于环保的膨润土和高岭土吸附材料、海泡石土壤改良剂、凹凸棒粘土土壤改良修复材料等。

土壤重金属污染的迫切性和重要性,以及国家环保、建材等相关政策的支持,这将是非金属矿功能材料大力发展的契机。采用高岭土、膨润土、海泡石和凹凸棒粘土等非金属矿来对土壤中的重金属进行选择性吸附,在修复土地的同时实现抑害扬益,这是非金属矿资源综合利用的又一研究和发展方向。

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