最近十幾年，關于粘土礦物對重金屬的吸附作用，很多科研工作者都在努力研究，并投入到環境保護的生產實踐當中。經過多年的反復試驗與應用，有三種粘土礦物的吸附作用被業內廣泛認可，目前也屬于環境保護實用材料方面的明星礦物，分別是：蒙脫石、高嶺石和伊利石。

蒙脫石

重金屬污染是令全世界都頭疼的一個環保問題，引發了環境地質界和環境工程界的廣發關注。尋找到廉價高效的礦物材料吸附劑技術，在水體污染治理過程中，是非常重要的研究課題。因為目前使用的化學沉淀、滲透膜、離子交換、活性炭吸附等重金屬污染處理技術，普遍成本較高。而經過反復實踐發現，蒙脫石、高嶺石、伊利石等粘土礦物，由于其比表面積大、孔隙率高、極性強等特性，而對水中Pb、Zn、Cd、Cr、Hg 等重金屬有害污染物質具有較強的吸附能力, 是去除廢水中重金屬有害元素較為理想的低成本吸附劑, 在水污染治理中有較大的應用前景。下面，分別來看一下三種礦物對有毒元素的吸附性：

蒙脫石對重金屬有毒元素的吸附性

蒙脫石是一種具有膨脹性、呈層狀結構的、含有少量堿和堿土金屬的含水硅酸鹽礦物。蒙脫石比表面積達56.37m2/g，具有較高的陽離子交換性能, 表現出很強的吸附性，且容易使顆粒分裂成很細的帶電粒子，特別是Ca—蒙脫石，它與污水中 Pb、Zn、Cd、Cr、Hg 等重金屬離子、REE 或是 U、Th 等放射性元素相遇時發生下列吸附或離子交換反應：

Ca—蒙脫石+( Cu、Pb、Zn、Cd、REE、U、Th) =( Cu、Pb、Zn、Cd、REE、U、Th) - 蒙脫石+Ca2+

因此，污水中 Pb、Zn、Cd、Cr、Hg 等重金屬元素、REE、U、Th 等就被蒙脫石固定, 失去了進一步污染水體的能力, 達到治理目的。

大量實驗結果表明，在室溫和 pH=4 條件下，蒙脫石對 Pb2+、Cd2+、Cr3+等重金屬離子的吸附率極高, 可達100%。

▲表一 蒙脫石的吸附能力實驗數據

通過改性、酸處理和熱處理，蒙脫石的吸附容量大大增強。如表一所示，改性后的蒙脫石，對Pb的吸附能力增強了8-9倍；熱處理后的蒙脫石，對Cd的吸附能力是酸處理后的吸附能力的4倍�？梢�,通過對蒙脫石進行改性等處理，可大大增強其對重金屬有害元素的吸附力，提高其去污性能。

高嶺石對重金屬有毒元素的吸附性

高嶺石屬于1：1型八面體層狀硅酸鹽礦物，比表面積為14.17m2/g。粒徑極細的天然高嶺石往往呈膠體微粒吸附其它雜質。結構單元層的外表OH-離子的存在，也使高嶺石具有較強的離子交換能力。此外, 高嶺石在顆粒界面上也可吸附大量有機分子。

江蘇產高嶺石

有學者對貴州老萬場金礦、云南上芒崗金礦礦山采礦污染區高嶺石進行了系統取樣，測試分析結果列入表二、表三，揭示了高嶺石對 Pb、Cr、Cd、As、Sb 等重金屬有害元素的強吸附性。

高嶺石中As的含量高達 778.5×10-6～3188.0×10-6之間。Cr、Sb也具有較高的含量。與茅口灰巖、大廠硅質巖和紫木幽原生卡林型金礦石相比，高嶺石中Pb、Cr、Cd等的含量均明顯高于各類巖( 礦) 石, 其中 Cr、Cd、Pb 等的含量高出各類巖( 礦) 石幾至幾十倍。與地殼豐度相比, 高嶺石中 Cr、Pb、Cd、As、Sb、Hg 的含量明顯較高, 其中 As、Sb、Hg 的含量高達上百倍。

▲表二 貴州老萬場金礦區高嶺石的微量元素分析結果
如表三所示，高嶺石中As 的含量高達2288.00×10-6。與碎屑巖、白云巖和蝕變礦化巖石相比，Cr、Pb 等的含量均高于各類基巖。與地殼豐度相比，高嶺石中Cr、Pb、Sb、As、Hg 的含量也明顯較高。其中As、Sb、Hg 的含量受風化原巖，特別是原生卡林型金礦石微量元素組成的制約，反映了高嶺石對Cr、Pb、Sb、As、Hg等元素的強吸附性，正是這種強吸附性使得高嶺石層中的As、Sb、Hg 的含量高出地殼豐度的上百倍。

▲表三 云南上芒崗金礦區高嶺石的微量元素分析結果

采礦污染區實測數據表明，高嶺石對重金屬有害元素具有很強的吸附性，可作為去除重金屬有害元素理想的低成本高效吸附劑。

伊利石對重金屬有毒元素的吸附性

伊利石是一種富鉀的層狀含水硅酸鹽類粘土礦物，因最早（1937年）發現于美國伊利州而得名。這一類礦物的共同點是：屬層狀結構的硅酸鹽類，在組分上與白云母相似。伊利石的化學成分以含鋁、鉀為特征，其晶格具有與蒙脫石相一致的結晶構造和晶體化學特征。

伊利石比表面積可達12.40m2/g，在硅氧四面體中廣泛存在Al3+→Si4+類質同象置換，同時在少數伊利石的鋁氧八面體中存在Mg2+→Al3+的類質同象置換，因此，伊利石總是帶有一定量的凈負電荷，表現出對陽離子尤其是一些重金屬有毒元素的吸附性。

伊利石

實驗研究表明, 在室溫條件及pH=4 的條件下，伊利石對 Pb2+、Cd2+、Cr3+等重金屬離子具有很強的吸附性，吸附量可達 100%；在 pH 值為 4，溫度為 23℃，金屬離子濃度約為 4ppm 的條件下，伊利石對不同的重金屬離子表現出吸附容量大小關系如下 : Cr3 +>Zn2+>Cd2+>Cu2+>Pb2+。

可見，伊利石對Cd、Cr、Pb、Zn、As 等重金屬有害元素具有很強的吸附性，也是去除重金屬有害元素理想的吸附劑。

總之，經過科研工作者多年的生產實踐，蒙脫石、高嶺石、伊利石等粘土礦物，是理想的低成本高效吸附劑，可以廣泛應用于水污染治理，是環境保護方面的明星礦物。