第一篇：納米粘土礦物的研究概況及應(yīng)用技術(shù)特點（模版）

納米粘土礦物的研究概況及應(yīng)用技術(shù)特點

張廣川

（河北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，天津300130）

摘要介紹了納米粘土礦物的概況，指出納米粘土礦物除了蒙脫石外，還有高嶺石、海泡石、蛭石、坡縷石、累脫石等。闡述了納米粘土礦物的應(yīng)用情況。例如，環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域,以及醫(yī)藥、工程領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞納米粘土，蒙脫石，比表面積，表面活性

application and research situation of technical characteristics of nanoclay

ZhangAnChuan

(hebei industry university, tianjin 300130)materials department

AbstractThis paper introduce the nanoclay,point out the clay minerals include not only montmorillonite,but also kaolinite, sepiolite, vermiculite, fiber-like palygorskites, tired from stone, etc.Expounds the application of nanometer clay minerals.For example, the environmental protection field, and medicine, engineering field application situation.Key wordsnanoclay, montmorillonite,specific surface area, surface activity

信息技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)和納米技術(shù)是21世紀(jì)的主流技術(shù)，其中納米技術(shù)又是信息技術(shù)和生命科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。納米料在化學(xué)、電子、冶金、宇航、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

目前人工納米材料的制備方法均需要較高成本，如物理的蒸發(fā)冷凝法、離子濺射法、機械研磨法、等離子體法、電火花和爆炸法，以及化學(xué)的液相反應(yīng)法、氣相反應(yīng)法和固相反應(yīng)法，菲的價格使一些民生工業(yè)望而卻步。

與傳統(tǒng)的納米材料制備技術(shù)相比，納米粘土具有原料豐富、工藝簡單、成本低廉等特點因此，納米粘土的研究成為材料科學(xué)研究的一個熱點。

簡介

所謂的納米材料，從尺寸大小來說，通常產(chǎn)生物理化學(xué)性質(zhì)顯著變化的細(xì)小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米＝100厘米，1厘米＝10000微米，1微米＝1000納米，1納米＝10埃），即100納米以下。因此，顆粒尺寸在1～100納米的微粒稱為超微粒材料，也是一種納米材料。納米級結(jié)構(gòu)材料簡稱為納米材料(nano material)，是指其結(jié)構(gòu)單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。由于它的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，它的性質(zhì)因為強相干所帶來的自組織使得性質(zhì)發(fā)生很大變化。并且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應(yīng)，因此其所表現(xiàn)的特性，例如熔點、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等等，往往不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時所表現(xiàn)的性質(zhì)。而納米粘土礦物就是指從尺寸大小來講具有納米級尺度并且具有一定納米特性的粘土礦物。納米粘土的研究最先涉及到的粘土是蒙脫土[1]，且由于其本身的特性，對納米蒙脫土的研究最為廣泛且最為深入，目前已投入工業(yè)化生產(chǎn)階段。

因此在許多參考文獻(xiàn)中，納米粘土指的就是納米蒙脫土。從粘土礦物的分類可看出，粘土礦物有很多種類型，且具有不同的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。而且目前對于納米粘土的研究，涉及到的粘土礦物除了蒙脫石外，還有高嶺石、海泡石、蛭石、坡縷石、累脫石等。

概況及應(yīng)用

現(xiàn)如今對納米粘土礦物材料的研究非常廣泛。主要進(jìn)行的研究有納米粘土礦物在環(huán)境治理領(lǐng)域的研究；納米礦物對橡膠增強增韌的機理研究；納米粘土礦物材料在醫(yī)藥、保健品中的應(yīng)用研究等等。

應(yīng)用于環(huán)境治理領(lǐng)域

如隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們在享受科技成果的同時，也造成了對自身生存環(huán)境的污染。目前，對于環(huán)境污染，特別是對水污染的治理，主要采用活性污泥法和粉未活性碳投料——活性污泥法兩種，但由于活性污泥存在著對水質(zhì)變動敏感，容易膨脹等缺陷，并且活性價格昂貴，投放量難以增加，所以開發(fā)一種新型的材料是很有意義的，納米粘土礦物具有較大表面積，吸附性能好，價格較便宜，被越來越多的應(yīng)用于污水治理的研究中。

在粘土礦物中，硅、鋁、氧氣是其中最主要的元素。在這些粘土礦物中，碳和氧結(jié)合生成硅氧四面體，鋁和氧結(jié)合生成了鋁氧八面體，其中硅氧四面體分布在同一個平面內(nèi)，彼此以3個角頂相連，從而形成二維延展的網(wǎng)層即四面體片，用T表示。同樣，鋁氧八面體共用邊角形成了八面體，用O表示。這些硅氧四面體片和鋁氧八面體片又共用氧原子，將不同的片結(jié)合在一起，形成層狀結(jié)構(gòu)。

由一片鋁氧八面體和一片硅氧四面體結(jié)合在一起形成層，氫鍵將這些層結(jié)合在一起，生成了TO型(1∶1型)，這類礦物層間不帶電荷，陽離子交換容量(CEC)很低，高嶺石為最典型的TO型粘土礦物。兩個硅氧四面體片中間夾一個鋁氧八面體片生成層，這些層再堆積在一起，生成TOT型(2∶1型)，常見的TOT型粘土礦物有伊利石，蒙脫石，蛭石等。在TOT型粘土礦物中，常存在著同晶置換，即四面體中的Si4+被Al3+所置換，或者八面體中的Al3+被Fe3+，Mg2+或Fe2+等置換，或者是兩種置換均發(fā)生。這種類型稱為2∶1∶1型。但是這種置換并不改變礦物的晶體結(jié)構(gòu)。由于通常是高價陽離子被低價陽離子置換，常見的TOT型粘土礦物帶有永久性負(fù)電荷，存在于硅氧四面體和鋁氧八面體中，或者兩者兼有，必須由陽離子來中和，由此造成TOT型粘土礦物具有相對較高的CEC，大小主要取決于同晶置換程度。

利用這一結(jié)構(gòu)特性，使得粘土礦物就具有了在污水處理中的使用前景。粘土礦物對于重金屬離子、有機物、陽離子染料分子等的吸附主要有表面吸附和離子交換吸附。表面吸附是一種或多種化學(xué)物質(zhì)在表面的富集。只有具有較大的表面積，例如高度分散的細(xì)粉或多孔的固體，才具有較大的表面能，才能作為良好的吸附材料。離子交換吸附是為了平衡電荷常需要吸附環(huán)境中的異號離子，如上述的2∶1∶1型粘土，為了消除電價不飽和，就要在層間吸附其它陽離子來進(jìn)行置換，以達(dá)到吸附目的【2】。

吸附作用還可以分為選擇性吸附和非選擇性吸附。選擇性吸附是屬于化學(xué)吸附，受可變電荷表面的電量控制，非選擇性吸附即通常所說的交換吸附，屬于靜電作用，受礦物所帶的永久電荷量控制，主要是在粘土結(jié)構(gòu)單元之間的空隙進(jìn)行的。

吸附能力的大小取決于活性表面的多少及表面電荷密度，而能否吸附則與粘

土礦物的自由孔徑有關(guān)。如果被吸附的離子團(tuán)或分子直徑大于粘土礦物自由孔徑，使離子團(tuán)或分子難以進(jìn)入粘土礦物內(nèi)表面，吸附便只發(fā)生在外表面，從面降低了吸附效果。而納米粘土礦物就具有大的比表面積、優(yōu)良的表面活性等特性。有利于其對污水中的重金屬離子、有機物、陽離子染料分子等的吸附主要有表面吸附和離子交換吸附。

由于粘土礦物的資源豐富，價格便宜，被越來越多的應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中。目前，用于污水處理的主要是膨潤土、凹凸棒石、坡縷石、海泡石、硅藻土等幾種，海泡石更多的是應(yīng)用在催化方面，粘土礦物在環(huán)境保護(hù)中還有其它的用途，如空氣凈化，土壤的凈化，地下水的修復(fù)[27]等，因此對粘土礦物應(yīng)用的研究還有更大的發(fā)展前景。

在醫(yī)藥、保健品中的應(yīng)用研究

粘土礦物因有大的比表面積，豐富的孔隙率，良好的吸附性能，較高的吸附容量和離子交換能力等，已作為很多藥物的活性成分和藥物輔料，被廣泛用于胃、腸道疾病，急慢性腹瀉，皮膚病及風(fēng)濕病的治療。隨著人們對粘土礦物性能和治病機理研究的深入，粘土礦物作為天然無毒副作用藥物材料的研究越來越受到重視。

例如，由于海泡石具有大的活性表面，可以保持活性產(chǎn)物，又因其表面的低交換性能與三價鐵的含量低，可用作制藥的賦形劑，能使藥品耐氧化褪變.同樣，因其良好的吸附性能，海泡石在治療腹瀉中可用作毒素，細(xì)菌和液體的腸胃吸附劑.再者，對海泡石與MgO混合物同海泡石與Al(OH)3及三硅酸鎂(tri-silicates magnesium)混合物進(jìn)行比較研究顯示，海泡石具有控制pH值的性能，在治療胃酸癥中可用作抗酸藥品。

國外對納米級天然蒙脫石的藥理研究表明，由于蒙脫石帶有不飽和的負(fù)電荷及具強烈的陽離子交換能力，對進(jìn)入人體的病毒細(xì)菌有絕對的吸附固定作用，當(dāng)納米級的蒙脫石進(jìn)入人體時，在肺道的消化粘膜內(nèi)層覆蓋一層膜，可以阻止有害病毒細(xì)菌通過腸道與粘液結(jié)合進(jìn)到血液中，從而起到抑制作用。納米蒙脫石對大腸桿菌、霍亂弧菌、空腸彎曲菌、金黃色葡萄球菌和輪狀病毒及膽鹽都有較好的吸附作用，對細(xì)菌毒素有固定作用；研究還表明蒙脫石只吸附、固定表面帶有粒編碼蛋白(CS31A)的致病性帶電病原菌，對表面不帶CS31A的正常菌群無固定清除作用。

在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)采用納米蒙脫石和普通蒙脫石與大腸桿菌的體外對比吸附檢測的方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米蒙脫石的吸附能力明顯提高，這為納米蒙脫石應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域提供了證據(jù)。納米蒙脫石還可起到較好的緩釋作用，提高戊二醛消毒劑的穩(wěn)定性[3]。

另外，經(jīng)試驗，超細(xì)納米級蒙脫石粉末在某種中藥粉末中按比例配搭，治療燙傷有奇效。

在化妝品生產(chǎn)中，利用粘土礦物與有機物結(jié)合形成保護(hù)因子有屏蔽紫外線功能，能夠有效減輕紫外輻射對皮膚的傷害。海泡石或蒙脫石與苯基水楊酸鹽的復(fù)合藥劑就具有較好的紫外線吸收能力。吸附有N一甲基一8一羥基喹啉甲基硫酸鹽的蒙脫石也能很好的吸收紫外輻射，減輕紫外線對皮膚的傷害。

因此，粘土礦物主要作為胃、腸道疾病，腹瀉的治療藥物或藥物的輔料填料。

[4]以及護(hù)膚品領(lǐng)域。

納米粘土礦物在其他方面的研究

在土工領(lǐng)域，由于納米粘土礦物具有較大的比表面積及表面活性，再加上具有較好的流變性和潤滑性。因此，納米粘土礦物可作為填充劑加入混凝土水泥中提高混凝土的部分性能。例如，據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù)表明在一定摻量時，在水化混凝土中摻納米粘土材料可提高水化混凝土的流動度、抗壓強度和抗?jié)B、抗凍融性。另外，納米粘土材料摻入水泥混凝土中未見有新的水化產(chǎn)物產(chǎn)生，但增長了水泥水化的程度，早期加快了水泥水化的速度，使水化產(chǎn)物的量增多。在水泥混凝土中摻入納米粘土材料可改善混凝土水化的孔結(jié)構(gòu)，小孔量增加，大孔明顯減少。提高了混凝土的密實度，提高其強度。摻納米粘土材料提高混凝土強度和耐久性是減水增強，填充密實和晶核反應(yīng)等多種作用的宏觀表現(xiàn)[5-6]。

在有機復(fù)合材料工程領(lǐng)域，納米粘土礦物的應(yīng)用研究也在蓬勃興起。比如，聚合物/ 粘土納米復(fù)合材料是近10 年國內(nèi)外在納米復(fù)合材料領(lǐng)域的研究熱點之一。這種納米復(fù)合材料，與聚合物基體或微米復(fù)合材料相比，除了具有更加優(yōu)越的力學(xué)性能、氣密性、抗溶劑性、熱性能;還具有阻燃的特性，為研究新一代高效、清潔、低煙、無毒聚合物阻燃材料開拓了新的途徑，被國外譽為阻燃材料技術(shù)革命。

由于粘土具有層狀結(jié)構(gòu)的無機天然礦物，資源豐富，價廉易得，是聚合物工業(yè)中常用的填料。從可持續(xù)發(fā)展的觀點來看，有關(guān)專家提出在礦產(chǎn)資源的開采和使用方面，應(yīng)當(dāng)由原來的粗放型向精細(xì)化轉(zhuǎn)變，提高其使用價值，物盡其用。針對粘土特殊的層狀結(jié)構(gòu)，利用表面改性和納米復(fù)合技術(shù)使粘土全部或部分以單晶層狀態(tài)分布于聚合物基質(zhì)中，提高聚合物基體的各項性能，實現(xiàn)了粘土由傳統(tǒng)的體積填料向功能填料的轉(zhuǎn)化，同時粘土片層的剛性、不可透性和納米尺寸效應(yīng)賦予聚合物以新的功能，在力學(xué)性能、熱穩(wěn)性、導(dǎo)電性、阻隔性能等諸多方面得到提高和改善。目前，粘土/塑料那米復(fù)合材料得到較多的研究和應(yīng)用，并由此制備出一批具有特殊性能的新型材料。

這種新型的材料作為結(jié)構(gòu)材料，粘土/聚合物納米復(fù)合材料的物理力學(xué)性能與常規(guī)聚合物基復(fù)合材料相比，具有如下優(yōu)點[7]：

（1）比傳統(tǒng)聚合物體系質(zhì)量輕，只需質(zhì)量分?jǐn)?shù)很少的填料即具有很高的強度韌性及阻隔性能。

（2）納米復(fù)合材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性。

（3)力學(xué)性能有望優(yōu)于纖維增強聚合物體系，因為層狀硅酸鹽可以在二維方向上起到增強作用，無需特殊的層壓處理。

（4）納米復(fù)合材料膜因硅酸鹽片層平面取向，因此有優(yōu)異的阻隔性能，有可能取代聚合物金屬箔復(fù)合，且容易回收。

再有，利用納米粘土材料的一些特性，通過添加復(fù)合我們還可以將其加工成具有一些特殊用途的的功能材料。

比如，有機-無機復(fù)合抗菌劑兼有有機抗菌劑的高效性、持續(xù)性和無機抗菌劑的安全性、耐熱性。利用層間插入技術(shù)將有機抗菌劑引入到銀離子交換過的層狀粘土的層間隙中，這類硅酸鹽具有足夠的層間距離和耐熱溫度，在高溫下使用時，銀離子和有機抗菌劑可一起慢慢釋放出來，可獲得綜合抗菌、防霉的效果。另外，納米坡縷石也是金屬離子型無機抗菌劑的優(yōu)良載體。因此，我們就可以得到一種具有抗菌性能的功能材料【8-9】。

再者，坡縷石、海泡石是具有結(jié)構(gòu)性納米孔道的粘土礦物，其納米孔道可在一維或多維尺度上分布。有人對海泡石-坡縷石族礦物的超臨界氫吸附性能進(jìn)行了研究，并對礦物儲氫的機制進(jìn)行了探討。還有人研究了蒙脫土在復(fù)合貯能材料

方面的應(yīng)用，利用插層復(fù)合法制備了NPG-TAM/蒙脫土納米復(fù)合材料，結(jié)果表明該材料具有較適宜的相變溫度和相轉(zhuǎn)變焓，同時較好地解決了多元醇單獨使用時存在的塑晶現(xiàn)象。因此，我們可以制備成儲能材料[10]。

結(jié)束語

作為一種特殊的納米材料，納米粘土具有特殊的性能和很廣闊的應(yīng)用前景。但是，在納米粘土的制備、加工和應(yīng)用中都存在一個比較棘手的問題，即納米微粒的團(tuán)聚問題。納米微粒由于具有很高的表面活性而容易團(tuán)聚，分散性差，這是納米材料在實際應(yīng)用中存在的一個普遍問題。為避免納米微粒的團(tuán)聚，應(yīng)及時對微粒表面進(jìn)行修飾處理，使其穩(wěn)定而不再發(fā)生團(tuán)聚。選擇合適的表面處理方法(表面化學(xué)改性或包覆改性以及分散穩(wěn)定方法是避免團(tuán)聚現(xiàn)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外，對于納米粘土，特別是聚合物基納米復(fù)合材料的研究盡管十分熱門，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加上納米粒子具有的量子效應(yīng)、表面效應(yīng)等，對它的研究還不夠深入。目前，聚合物/粘土納米復(fù)合材料的制備技術(shù)有些已十分成熟，然而大規(guī)模應(yīng)用問題至今尚未能很好地解決，從而在一定程度上限制了其發(fā)展。而且，目前對于納米粘土的研究，主要集中在聚合物/粘土納米復(fù)合材料方面，而對其它領(lǐng)域研究相對較少。因此，納米粘土許多新的特性及應(yīng)用領(lǐng)域還有待進(jìn)一步研究和開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]喬放,李強,漆宗能.聚酰胺/粘土納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)表征及性能究，高分子通報[J].1997,(3)：135-143.[2]戴清清,宋綿新.粘土礦物在水污染治理中的應(yīng)用發(fā)展概述,礦業(yè)快報

[J].2005,(2）：428

[3]林亞萍,皮振邦,田熙科,等.蒙脫石對戊二醛的吸附及其控釋研究,應(yīng)用化工

[J].2004,33(5)：45-47.[4]湯慶國1沈上越 2梁金生1，梁廣川1，歐秀琴1，王麗娟 1，丁 燕1(1．河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)保研究所，天津300130；2．中國地質(zhì)大學(xué)材料科學(xué)和化學(xué)工程學(xué)院，武漢430074).粘土礦物的藥理作用及其醫(yī)藥應(yīng)用,中國制藥機械設(shè)備網(wǎng)[J].2007-1-26

[5]仲曉林,孫躍生,仲朝明,朱澤民,李維霞.納米粘土材料對水泥混凝土作用機理的研究.全國中文核心期刊[J].2006,(04):198.[6]仲曉林,李順凱,孫躍生,仲朝明,于秀斌.納米粘土材料對水泥混凝土性能的影響,全國中文核心期刊[J].2005,(08):190.[7]吳人潔,復(fù)合材料,天津大學(xué)出版社,2000,12:298

[8]Noriko Chrikaraishi Kasuga , Kiyoshi Sekino , Moto ki Ishika-wa , et al.Synt hesis , st ruct ural characterization and antimicro-bial activities of zine(Ⅱ)co mplexes wit h four t hio semicarba2zone and t wo semicarbazone ligands [ J ].Journal of InorganicBiochemist ry , 2003 ,96 ,(2-3):298-310.[9]胡發(fā)社,羅淑湘,楊飛華,等.新型無機抗菌劑載體-天然納米坡縷石顯微表面結(jié)構(gòu)研究[J ].中國非金屬工業(yè)導(dǎo)刊,2001(5):12-15.[10]蔣長龍,于少明,杭國培.NPG-TAM/蒙脫土納米復(fù)合貯能材料的研究[J ].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004 ,27(10):1281-1283.

第二篇：納米粘土礦物材料在環(huán)境治理領(lǐng)域中的應(yīng)用

納米粘土礦物材料在環(huán)境治理領(lǐng)域中的應(yīng)用

摘 要：粘土礦物具有許多優(yōu)異性能,其中比表面積大、吸附能力強、陽離子交換能力強等特性使粘土礦物作為一種優(yōu)良的環(huán)境材料而成為廣大環(huán)保工作者所重視和研究的對象。文章對粘土礦物及納米粘土礦物在污水處理、空氣污染處理、土壤凈化和固體廢棄物處理及其他環(huán)境治理方面的應(yīng)用進(jìn)行了闡述, 并提出粘土礦物在環(huán)境治理研究方面的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：粘土礦物；納米粘土；環(huán)境治理；

Applications of nano Clay Mineral Materials to Environment Treatment

Abstract: The clay minerals,as a kind of fine environmental remediation materials, attracts researchers 'attentions.Because they have many excellent characteristics, such as high specific surface area, strong adsorption capacity and better cation exchange ability.This paper expounds applications of clay minerals and nano clay minerals that are widely used in the waste water，air pollution controlling,soil sanitation and solid waste treatment Moreover the research and development trend of clay minerals are brought forward.Key words：clay mineral;nano clay mineral;environment treatment;

隨著工業(yè)文明的迅猛發(fā)展，人類對環(huán)境的污染和破壞達(dá)到了足以威脅自身生存和發(fā)展的程度。由于環(huán)境污染物的消除需要消耗大量的能源，這給日益枯竭的能源提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。尋找一種較為廉價的環(huán)境凈化材料，降低污染物的處理成本，提高凈化效率，已成為環(huán)境保護(hù)中亟待解決的問題。層狀粘土礦物的儲量豐富、價格低廉，因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附性能和離子交換性能，在廢水、廢氣及土壤凈化等眾多環(huán)境治理領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本文就粘土礦物材料在環(huán)境治理領(lǐng)域中的研究和應(yīng)用情況進(jìn)行綜述。

1.粘土礦物材料與納米粘土

粘土是一類廣泛存在于土壤中的物質(zhì), 由于長期處于特定的環(huán)境條件下, 粘土礦物具有許多優(yōu)越的特性，例如巨大的比表面積，良好的吸附性能，較高的吸附容量和離子交換能力，膨脹性、分散性、凝聚性、稠性、粘性、觸變性和可塑性, 具有環(huán)境修復(fù)(如大氣、水污染治理等)、環(huán)境凈化(如殺菌、消毒、分離等)和環(huán)境替代(如替代環(huán)境負(fù)荷大的材料等)功能[2]。粘土中常見的礦物有：高嶺石、蒙脫石、凹凸棒石、海泡石、伊利石、綠泥石等硅酸鹽類化合物和由硅藻類微生物骨骸緊密堆積而成的硅藻土，以及層狀雙金屬氫氧化物類化合物水滑石等礦物。

粘土礦物是顆粒細(xì)小(＜0.1mm)的含水層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，其結(jié)構(gòu)單元層是由Si-O四面體片Al-O八面體片按不同的規(guī)律連結(jié)起來而構(gòu)成，按其連接方式的不同把粘土礦物劃分為1:1和2:1兩種結(jié)構(gòu)類型，前者如高嶺石，后者如蒙脫石、伊利石、凹凸棒石等。粘土礦物結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)部因發(fā)生離子的類質(zhì)同象置換，比如四面體中Si4+被Al3+置換，八面體中

[1]Al3+被Fe2+、Mg2+置換，從而使其單元層表面具有電性。此外，粘土礦物顆粒細(xì)小，比表面積大，并且，粘土礦物具有吸附性、離子變換性、膠體性、分散性和催化性，這些特性在環(huán)境污染處理中具有十分重要意義[3]。

納米材料按其結(jié)構(gòu)可以分為四類：具有原子蔟和原子束結(jié)構(gòu)的稱為零維納米材料、具有纖維結(jié)構(gòu)的稱為一維納米材料、具有層狀結(jié)構(gòu)的稱為二維納米材料、晶粒尺寸至少三個方向在100nm范圍內(nèi)的稱為三維納米材料，以及以上各種形式的復(fù)合材料。層狀硅酸鹽粘土、金屬氧化釩、二硫化鉬等可以經(jīng)過相應(yīng)的工藝處理制成納米復(fù)合材料，尤其是層狀粘土與聚合物納米雜化復(fù)合材料因性能優(yōu)越、成本較低具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景而受到廣泛的關(guān)注[4]。與普通改性材料不同，納米粒子具有特殊的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等。將純化后的粘土插層為納米粘土后，在聚酯中分散成剝離型的納米粘土。將粘土的層狀特性改性成高比表面積的結(jié)構(gòu)，從而提高了聚酯的力學(xué)性能、光學(xué)性能、阻隔性能等。目前用于納米復(fù)合材料的粘土主要為膨脹型粘土，包括層間可交換陽離子粘土如膨潤土、鋰皂石、凹凸棒土、海泡石和可交換陰離子粘土如水滑石等[4]。礦物材料在環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用

自20世紀(jì)90年代初日本學(xué)者山本良一首先提出環(huán)境材料的概念之后，世界各國掀起了開發(fā)環(huán)境材料的熱潮。到目為止，環(huán)境材料主要指：可循環(huán)利用材料、凈化功能材料潔凈能源材料、節(jié)能型材料。粘土礦物具有多孔、吸附離子交換等優(yōu)異的物理化學(xué)性能，近幾年，其在環(huán)境材料面的研究與應(yīng)用越來越多，特別是在污水處理、大氣吸附過濾脫色、生態(tài)建材(如具有保溫、隔熱、吸音、調(diào)光等能)、抗菌消毒劑、農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用都有顯著進(jìn)展

[6-7][5]。

目前，粘土礦物在環(huán)境方面的應(yīng)用主要是利用了粘土礦物的物理性質(zhì)：較大表面積，吸附性能好。主要應(yīng)用在空氣污染處理、污水處理、土壤凈化和固體廢棄物處理及其他環(huán)境治理方面的應(yīng)用等方面。

2.1污水處理中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水越來越多，嚴(yán)重污染水體，破壞生態(tài)環(huán)境，威脅人類的健康和生存，為使廢水(污水)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，人們已研究出了多種處理方法

2.1.1含重金屬離子廢水處理

SenGupta和Bhattacharyya[8]分別利用聚羥基鋯和四丁基衍生物對高嶺石和蒙脫石進(jìn)行改性，用于去除水中的Cd。發(fā)現(xiàn)溶液的pH對吸附量的影響較大，而蒙脫石去除效果最佳，蒙脫石的吸附容量為高嶺土的3倍以上。沈?qū)W優(yōu)等比較膨潤土、高嶺土和伊利石對重金屬離子Cu、Zn、Cd、Ni。的處理效果。結(jié)果表明，膨潤土〉高嶺土〉伊利石。Alvarez-Ayuso和GarciaSanchez[10]利用鈉交換的膨潤土和鈣交換的膨潤土去除溶液中的Cr，吸附容量分別為49.8mg/g和44.4mg/g。吳平霄等

[11]

[9]

研究了高嶺土/胡敏酸形成的有機一無機絡(luò)合復(fù)合體對Cu、Cd和Cr的吸附。結(jié)果表明，胡敏酸對高嶺土改性后能提高上述3種重金屬離子的吸附性能，高嶺土/胡敏酸復(fù)合體對3種重金屬離子的吸附量都隨pH值的升高而增加，隨離子強度的增加而減小。選用Cu、Cd和Cr的初始濃度均為64mg/L，pH為5，離子介質(zhì)為0.05mol/l時，高嶺土/胡敏酸復(fù)合體的吸附量分別為Cu為64%，Cd為55%和Cr為80%。

2.1.2無機非金屬廢水

范麗珍等[12]選用鈣基蒙脫石，經(jīng)鈉化改性后用作氟離子吸附劑，研究表明改性蒙脫石具有很強的吸附氟離子的能力，在pH為5和4時的除氟效果最好。孫承轅等[13]根據(jù)凹凸棒粘土的結(jié)構(gòu)特點及較強的吸附能力，對含氟溶液進(jìn)行了多次除氟實驗，取得了明顯效果，在F10×10的溶液中，其除氟率可達(dá)到50%以上，對除氟改水工作具有很大的應(yīng)用價值。鄭紅等[14]研究了用AlCl3包覆后膨潤土除氟的性能和適宜條件，在實驗條件下，吸附率最高可達(dá)96.5%，酸性環(huán)境有利于吸附過程進(jìn)行。馬林轉(zhuǎn)等[15]利用稀土元素La及Al聚合羥基離子改性膨潤土(La/Al—PILC)，在溫度為30℃，PH 3～5，磷質(zhì)量濃度為6.54mg/L，吸附劑質(zhì)量濃度為2.5g/L的條件下對磷的去除率能達(dá)99%以上。

2.1.3有機廢水

AichaKheni等[16]研究發(fā)現(xiàn)十六烷基甲基溴化銨(CTAB)改性膨潤土對水溶液中2，4一二氯苯酚和具有較好的吸附性能。Hasan Basri Senturk等[17]發(fā)現(xiàn)利用CTAB改性膨潤土對水溶液中的苯酚也具有很好的吸附效果。武庭瑄等[18]研究了四環(huán)素在膨潤土和高嶺土中的吸附行為，結(jié)果表明：膨潤土和高嶺土對四環(huán)素的吸附行為均可用Freudli—ch等溫方程描述，但Kf(膨潤土)>>Kf高嶺土，說明膨潤土對四環(huán)素吸附能力較高嶺土強。裘祖楠等

[19]-6-

5研究了以活化凹凸棒石作主要組分的吸附劑對陽離子染料生產(chǎn)廢水的處理效果，脫色率和CODCr去除率可分別達(dá)到87.5%～99.8%和45.1%～72.3%，且再生處理簡單，非常適用于該類廢水的預(yù)處理。彭書傳等[20]將凹凸棒石有機改性后，用于去除水中的苯酚，在PH為8.0，苯酚濃度為100mg/L，投加量為4%時，去除率可達(dá)到88.5%，且吸附劑經(jīng)再生后可反復(fù)使用。

2.2礦物材料在治理空氣污染中的應(yīng)用

大氣污染系指由于人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)足夠的濃度，達(dá)到足夠的時間，并因此而危害了人體健康，舒適感或環(huán)境。大氣污染物按其存在狀態(tài)可分為氣溶膠污染物和氣態(tài)污染物兩大類。其中氣態(tài)污染物在一定的條件下可轉(zhuǎn)化為氣溶膠態(tài)污染物，氣態(tài)污染物包括了以二氧化硫為主的含硫化合物，以氧化氮和二氧化氮為的含氮化合物、碳的氧化物、碳?xì)浠衔锛胞u素化合物。2.2.1工業(yè)廢氣治理

工業(yè)廢氣是我國大氣污染的主要來源，僅建筑材料的生產(chǎn)每年排出廢氣10.96億立方米；廢水排放量355億噸；其中水泥、與傳統(tǒng)墻體材料等每年排放的CO2量約為6.6億噸，占全國工業(yè)排放CO2量的40%左右。據(jù)資料介紹，我國目前每生產(chǎn)一噸水泥熟料要排放1噸CO2、0.74公斤SO2、130公斤粉塵；每生產(chǎn)1噸石灰排放1.18噸CO2。

由于有害氣體多為酸酐，大部分能溶于水，因而可用呈堿性的礦物與酸酐發(fā)生中和，從而吸收酸酐，達(dá)到清除廢氣的目的。石灰石（方解石）、生石灰、方鎂石、水鎂石、坡縷石等均屬此類礦物材料，如日本用方鎂石、水鎂石吸收SO2、SO3廢氣：

MgO+SO2+H2O→MgSO3+H2O Mg(OH)2+SO2+H2O→MgSO3+2H2O Mg(OH)2+SO3+H2O→MgSO3+2H2O 對于不溶于水的酸酐，可先轉(zhuǎn)化為溶于水的酸酐，再用上述方法處理，此外利用粘土礦物，沸石以及改型后的多孔狀礦物作吸附劑也可排除有害氣體，凈化環(huán)境。如斜發(fā)沸石、絲光沸石、菱沸石、毛沸石、坡縷石、海泡石、膨潤土、高嶺石、多孔SiO2、活性Al2O3、白云石、泥炭、硅藻土等。2.2.2城市空氣治理

城市空氣污染主要來源于汽車尾氣的排放，其中包括NOx、金屬排放物，如Pb等排放，隨著現(xiàn)代大中城市之無鉛汽油的使用，由汽車排放的鉛金屬陽離子的危害大為減少，同時三元催化油的使用與使得汽油的燃燒NOx排放量的顯著減少。以青石為主體的三元催化劑載體得到了廣泛的應(yīng)用。青石為環(huán)狀結(jié)構(gòu)含鋁硅酸鹽。四面體中存在著[ALO4]對[SiO4]置換以及配位多面體中金屬陽離子的類質(zhì)同像置換，活性強，同時具有極好的高溫?zé)岱€(wěn)定性。日本近來利用高溫?zé)岱€(wěn)定性好，同時吸附能力強的海泡石制作高效汽車尾氣凈化器，由于汽車排放氣體有害萬分主要為NOx，以納米質(zhì)多孔石或銳鈦石為主要成分的光觸媒凈化涂料得到廣泛應(yīng)用。2.2.3室內(nèi)空氣污染

短期的空氣污染主要表現(xiàn)在甲醛、氨、苯等早期釋放強濃度的危害。空氣中甲醛（HCHO）超標(biāo)對人體的危害是非常嚴(yán)重的，并且這種危害具有長期性、潛伏性、隱敝性，嚴(yán)重的會引鼻腔癌、咽喉癌、肺癌和消化系統(tǒng)癌癥。甲醛可經(jīng)呼吸道吸入，其溶液“福樂馬林”可經(jīng)消化道吸收。當(dāng)空氣中含量達(dá)到30mg/m3時，可導(dǎo)致人當(dāng)即死亡。氨是冬季混凝土施工外加劑的釋放物。國家規(guī)定居住區(qū)的安全氨濃度為小于0.2 mg/m3。氨濃度過高時，除皮膚腐蝕作用外，還可通過三叉神經(jīng)末梢的反射作用引起心臟停搏和呼吸停止。氨以氣體形式吸入人體肺后，容易通過肺細(xì)胞進(jìn)入血液與血紅蛋白結(jié)合，破壞運氧功能。

以銳鈦礦型納米TiO2光觸媒凈化器已有效于應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化，其作用機理為在紫外光照射下，TiO2表面生成空穴（h+）同時生成電子（e-）空穴使H2O氧化，（e-）使空氣中的O2還原。

H2O + h+→·OH+H+

O2+ e-→O2-OH基團(tuán)的氧化能力很強，對有機物以及甲醛、萘、苯酚等進(jìn)行氧化分解，最終生成CO2和水及NH3·OH。并對病菌及其分泌物毒素均有較強的殺滅和降解作用。以沸石、坡縷石、海泡石多孔結(jié)構(gòu)為載體的載銀無機抗菌劑也產(chǎn)生相似的作用和效果。張國生等[21]利用天然凹凸棒石粘土進(jìn)行深加工研制出凹凸棒石復(fù)合分子篩，并用于凈化室內(nèi)空氣改善大氣環(huán)境，對NH3、SO2、NO2等都有較大的吸附容量。張春霞等

[22]

用改性海泡石研究了對NH3的吸附，結(jié)果表明，改性海泡石的吸附量大于未改性的，也遠(yuǎn)大于活性炭吸附量。此外，用膨潤土、高嶺石、凹凸棒石等合成的沸石分子篩對NO2、SO2等氣體的吸附也作了許多研究。

2.3土壤凈化 在土壤中粘土礦物的作用主要是粘土礦物對土壤的自凈作用。土壤的主要污染物分有機物與無機物兩大類。無機物包括重金屬和放射性物質(zhì)，有機物要是有機農(nóng)藥、有機洗滌劑及工業(yè)廢水中的酚等。在一定的污染濃度范圍內(nèi)，土壤可以通稀釋、擴散揮發(fā)，氧化還原反應(yīng)及絡(luò)合作用、離子交換和吸附作用而實現(xiàn)自凈。土壤自凈能力是土壤各種組分及結(jié)構(gòu)綜合作用的體現(xiàn)，粘土礦物在土壤自凈過程中起了很重要的作用，因為粘土礦物是土壤膠體的主體，土壤膠體的自凈作用在某種程度上是粘土礦物性質(zhì)的體現(xiàn)。

當(dāng)有毒物質(zhì)進(jìn)入土壤后，土壤膠體首先吸附帶相反電荷的離子或絡(luò)合物，如金屬離子或化學(xué)農(nóng)藥，使污染物質(zhì)的活性和擴散性大大減弱。其次粘土礦物層內(nèi)表面不僅可吸附交換性離子，還可以把一些有毒的陽離子吸持在層間的晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)而成為固定離子，消除了污染物的毒害。

2.4固體廢棄物處理中的應(yīng)用

隨著工業(yè)的發(fā)展和城市人口的增長,環(huán)境保護(hù)已成為世界各國極為關(guān)注的主題。目前,在治理“三廢”工程中，由于“三廢”的成分復(fù)雜多樣，許多傳統(tǒng)工藝和傳統(tǒng)材料已不適應(yīng)，治污處理效果差。固體廢物主要指工業(yè)廢物、礦業(yè)廢物和城市生活廢物等。

目前對于固體廢棄物有三種處理方式：即再生利用、焚燒、填埋。

工業(yè)廢渣多數(shù)為可利用的二次資源，如粉煤灰、冶金渣、煤矸石、尾礦等。這些固體廢棄物，通過二次加工燒成可制成新型建筑材料如混凝土外加劑用超細(xì)礦粉、微晶玻璃等。而另一部分廢棄物則須通過填埋式的處理，特別是含放射性元素的固體廢棄物。

2.4.1生活垃圾填埋

目前技術(shù)條件下，我國生活垃圾的處理主要采用填埋法處理，垃圾填埋場的建造，最關(guān)鍵要求是防止垃圾物、腐植物、重金屬離子以及有害有機物質(zhì)滲入地下水中產(chǎn)生二次污水下滲，從而污染地下水水源，為了達(dá)到此點，除了采用無污染、無害的防滲透建筑材料外，還要求在其底部及四周鋪墊強吸附層、離子交換性的粘土礦物和隔水性粘土層一層，后者材料主要為膨潤土、土狀海泡石和坡縷石。

2.4.2放射性固體廢棄物的填埋

對于固體廢棄物來說，其中最危險的是固體廢棄物中含有的放射性元素。但對于固體廢棄物中的放射性元素，必須加以屏蔽，而其中的重金屬離子及有毒害的有機物分子也必須加以綜合處理。對于含放射性元素的固體廢棄物可以用礦物材料及改型的礦物材料來處理，如用蘭石棉、玻璃纖維、人造有機纖維、坡縷石、海泡石纖維紙制品等一些高吸附性材料來吸附、過濾放射性氣體和空氣中具有放射性的塵埃；利用沸石、海泡石、坡縷石等礦物凈化被放射性物質(zhì)污染的水體。“礦物固化法”是放射性固體廢棄物處理的十分重要的行之有效方法，如硼砂、磷灰石、石英混合料在1000℃以上熔化后，可制成耐輻射的穩(wěn)定玻璃體；沸石加熱發(fā)泡、熔化、可固化核廢料。坡縷石、海泡石也是輻射屏蔽的密封材料。

2.5 其他環(huán)境治理

改性粘土礦物治理赤潮

[23]的作用在于：它們具有大的比表面積，特殊的表面電性和酸性以及很強的吸附能力。因而除了對赤潮海藻具有很強的絮凝作用外，還可以吸附水體中過剩的營養(yǎng)物質(zhì)，如N、P、NH4、Fe、Mn等，貧化海水，破壞赤潮生物賴以生存、繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)；粘土礦物的粒子也可附著于藻體的內(nèi)外表面，當(dāng)這些粒子沉積得很多的時候，藻體就難以生存而死亡。

粘土礦物也可以應(yīng)用于荒漠化的治理中。沙漠化土地在我國30個省區(qū)市的851個縣均有分布，總面積達(dá)270萬km左右，占陸地國土面積的30%，且仍以每年24~60 km的速度在擴展。這些荒漠化土的顆粒較粗，一般呈細(xì)砂、粉砂狀、無粘性、滲水性強，而粘土礦物的顆粒極細(xì)，有較強的膨脹性、粘性、吸水性，兩者混合均拌勻，即可變成能保水的種植土。而且粘土礦物一般含有許多有利于動、植物生長的成分，可以為動、植物提供多種營養(yǎng)，從而達(dá)到采用粘土礦物治理沙漠的目的。

223 結(jié)束語

環(huán)境保護(hù)是2 1世紀(jì)人類所面臨的共同課題，全球性研究、開發(fā)環(huán)境材料的熱潮方興未艾。人們已經(jīng)意識到環(huán)境治理中最好的切入點是利用自然界本身的自凈化能力。作為一種特殊的納米材料,納米粘土具有特殊的性能和很廣闊的應(yīng)用前景，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于粘土礦物的礦物學(xué)、晶體化學(xué)等特征研究的不斷深入，其在環(huán)境材料開發(fā)方面的應(yīng)用將非常廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊飛華,王肇嘉.粘土礦物在環(huán)境治理中的應(yīng)用[J].破產(chǎn)保護(hù)與利用,2005,5(10):21-24.[2] 楊贊中等.粘土礦物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2000 ,(2):29-32.[3]劉龍濤，崔丹.粘土礦物在環(huán)境中的應(yīng)用[J].中國科技論文在線，2003,(3):1-6.[4] 王春偉，鄭素群，周軍賢。層狀粘土納米材料的特性、加工及應(yīng)用評述[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2008,(6):3-8.[5] 鐘厲,韓西,劉江龍,周上祺.環(huán)境材料及其評價方法[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2002,(4):52-55.[6] 楊贊中等.非金屬礦物在環(huán)境治理中的應(yīng)用.礦物巖石地球化學(xué)通報，1999(4).[7] 楊贊中等.資源、環(huán)境及環(huán)境材料當(dāng)議.山西建材1999.[8]Susmita Sen Gupta,Krishna G．Bhattacharryya．Removal of Cd（Ⅱ)from aqueous solution by kaolinite．montmorillonite and their poly(oxo zirconium)and tetrabntylammonium derivatiyes[J]．Journal of Hazardous Materials，2006，128(2)，247-257．

[9] 沈?qū)W優(yōu)等.不同粘土處理水巾重會屬的性能研究[J]．環(huán)境污染與防治，1998，20(3)：15-18．

[10]A1vare Ayuso E.Garcia Sanchez A．Removal of heavy metals from waste waters by natural and Na-exchanged bentonites[J]．Clays Clay Miner，2003，51(5)：475-48O． [11] 吳平霄等．高嶺土/胡敏酸復(fù)合體對重金屬離子吸附解吸實驗研究[J]．礦物巖石地球化學(xué)通報，2008，27(14)356-362．

[12] 范麗珍等.改性蒙脫石吸附水中氟離子的實驗研究[J]．礦物學(xué)報，2001,21(1)：34-38． [13] 孫承轅等.凹凸棒粘土的除氟作用研究[J]．高校地質(zhì)學(xué)報,1997,3(4)：400-104． [14] 鄭紅等.氫氧化鋁包覆膨潤土除氟效果的研究[J]．有色礦冶，2005，21(4)：40-43． [15] 馬林轉(zhuǎn)等.改性膨潤土在污水脫磷巾的應(yīng)用研究[J]．武漢理大學(xué)學(xué)報，2007，29(8)：67-69． [16] Aicha Kheni，Bouberka Zohra，Bentaleb Kahina，eta1．Removal 0f 2，4-DCP from waste water by CTAB/bentonite using one-step’and two-step methods：Acomparative study[J]．Chemical Engineering Journal，2009，146(3)：345-354．

[17] Hasan Basri Senturk，Duygu Ozdes，Ali Gundogdu．eta1．Removal of phenol from aqueous solutions by adsorption onto organmodified Tireholu bentonite：Equilibrium，kinetic and thermo dynamic study[J].Journal of Hazardous Materials，2009,172(1)353-362．

[18] 武庭瑄等.膨潤土和高嶺土對四環(huán)素吸附的影響[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，28(5)：9l4-918．

[19] 裘祖楠等.活化凹凸棒石對陽離子染料的脫色作用及其應(yīng)用研究[J]．中國環(huán)境科學(xué)，1997，17(4)：373-376．

[20] 彭書傳等．有機凹凸棒粘土吸附水中苯酚的試驗[J]．城市環(huán)境與城市生態(tài)，1999，12(2)：l4-16.[21] 張國生等．凹凸棒石復(fù)合分子篩凈化氣體的研究[J]．環(huán)境工程，1994，12(4)：24-28． [22] 張春霞等.改性海泡石對NH3吸附特性的研究[J].河南化工,1994,(5):9-10.[23] 王輔亞等.用改性粘土礦物治理赤潮災(zāi)害的前景[J].礦物巖石地球化學(xué)通報,1999,18(4):244-246.

第三篇：納米粘土礦物在環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用2

納米粘土礦物在環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用

摘要：粘土礦物是顆粒直徑小于0.1mm的含水層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物。其結(jié)構(gòu)使其有著催化性，離子交換性，分散性等特殊的性質(zhì)而引起人們廣泛的關(guān)注和研究的對象。本文重點介紹了粘土礦物及其特性，在治理空氣污染、水污染、固體廢物污染、噪聲污染等方面的用途。并闡述了納米粘土礦物未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：納米材料，粘土礦物, 環(huán)境治理, 污染, 硅酸鹽

Environmental Governance by Applications of Nano-clay mimeral material Abstract: Clay mineral is a kind of silicate mineral with moist layered structure whose diameter is less than 0.1mm.It has attracted many attentions and researches because of its specific characteristics such as better catalysis, ions exchange and better dispersion which are determined by its structure.This article mainly focus on the introduction of clay mineral and its features and the applications of governance of air pollution, water pollution, solid waste pollution, noise pollution, etc.The future development of the clay minerals is illustrated.Key words: nano material, clay mineral, environmental governance, pollution, silicate

隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，甚至影響到人們的正常生活。環(huán)保問題正逐漸引起我們的重視。由于環(huán)境污染物的消除需要消耗大量的能源，這給日益枯竭的能源提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。尋找一種較為廉價的環(huán)境凈化材料，降低污染物的處理成本，提高凈化效率，已成為環(huán)境保護(hù)中亟待解決的問題。納米粘土礦物的儲量豐富、價格低廉，因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附性能和離子交換性能，在廢水、廢氣及土壤修復(fù)等眾多環(huán)境治理領(lǐng)域表現(xiàn)[1]出廣闊的應(yīng)用前景。

1.納米材料

納米材料廣義上是三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或者由該尺度范圍的物質(zhì)為基本結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的材料的總稱。由于納米尺寸的物質(zhì)具有與宏觀物質(zhì)所迥異的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子限域效應(yīng)，因而納米材料具有異于普通材料的光、電、磁、熱、力學(xué)、機械等性能。納米材料可應(yīng)用于工程、催化、精細(xì)化工、涂料等方面[2]。

根據(jù)物理形態(tài)可將納米材料大致分為納米粉末（納米顆粒）、納米纖維（納米管、納米線）、納米膜、納米塊體和納米相分離液體等五類。

根據(jù)結(jié)構(gòu)可劃分為，零維納米材料，即三維尺寸均為納米量級的納米粒子或人造原子、一維納米材料（具有纖維結(jié)構(gòu)）、二維納米材料（具有層狀結(jié)構(gòu)）、三維納米材料。

按化學(xué)組分可劃分為納米金屬、納米晶體、納米陶瓷、納米玻璃、納米高分子和納米復(fù)合材料。

按應(yīng)用可分為納米電子材料、納米光電子材料、納米生物醫(yī)用材料、納米敏感材料、納米儲能材料等。

按材料物性可分為納米半導(dǎo)體、納米磁性材料、納米非線性光學(xué)材料、納米鐵電體、納米超導(dǎo)材料、納米熱電材料等。

2.粘土礦物簡介

粘土礦物是顆粒直徑小于0.1mm的含水層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，硅、鋁、氧是其中最主要的元素。其結(jié)構(gòu)單元層是由[SiO4]四面體與[AlO6]八面體彼此以3個角頂相連，從而形成二維延展的網(wǎng)層即四面體片。鋁氧八面體共用邊角形成了八面體。這些硅氧四面體片和鋁氧八面體片又共用氧原子，將不同的片結(jié)合在一起。形成層狀結(jié)構(gòu)。按其連接方式的不同把粘土礦物分為1:1和2:1兩種結(jié)構(gòu)類型，前者如高嶺石，基本式為Si4Al4O10(OH)8，各單元層間距小，小分子或陽離子很少有機會進(jìn)入層際空隙中，故層際通常不發(fā)生離子交換，而是在粘土的表面和邊、角發(fā)生；后者如蒙脫石、伊利石、凹凸棒石及云母類等，其基本式為Si3Al4O20(OH)4?nH2O，由于同晶置換，這兩種類型的粘土礦的離子交換除在層面的邊、角上發(fā)生，更多是由于層際間的陽離子交換而形成。粘土礦物結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)部因發(fā)生離子的類質(zhì)同象置換，比如四面體中Si4+被Al3+置換，八面體重Al3+被Fe2+、Mg2+置換，從而使其單元層表面具有電性。此外，粘土礦物顆粒細(xì)小，比表面積大，因而，粘土礦物會表現(xiàn)吸附性、離子變換性、膠體性、分散性和催化性，這些特性在環(huán)境污染處理中具有十分重要意義。

粘土礦物的基本結(jié)構(gòu)包括五個層次：

（1）Si-O構(gòu)成的四面體或Al(Mg)-O(HO)構(gòu)成的八面體；

（2）由第一個層次的四面體和八面體連接成四面和八面體結(jié)構(gòu)片；（3）結(jié)構(gòu)片按比例組成的結(jié)構(gòu)單元層；

（4）結(jié)構(gòu)單元層在c軸方向上按一定間隔壘砌構(gòu)成不同的粘土礦物并形成層間域，層間域空間中有時是空的，有時填充水分子或同時被陽離子和水分子填充，不同粘土礦物的層間域厚度是不同的，如高嶺石和綠泥石是固定的；蒙脫石的層間域厚度是可變的；

（5）一個結(jié)構(gòu)單元層加一個相鄰的層間域，構(gòu)成粘土礦物的單位構(gòu)造層，不同種類的粘土礦物，單元構(gòu)造層的厚度不同。

3.粘土礦物的特性[3]

3.1分散性和膠體性

粘土顆粒因?qū)娱g類質(zhì)同象置換表面具有永久電負(fù)性，而其端面斷鍵也會使粘土顆粒具有可變電性。粘土顆粒在水體系中的穩(wěn)定性主要取決于這些電性所引起的雙電層結(jié)構(gòu)特征，而雙電層結(jié)構(gòu)會因電解質(zhì)或pH值作用發(fā)生的變化。因此，粘土顆粒在水體系中的分散和絮凝可以通過添加電解質(zhì)或調(diào)解pH值來加以控制。利用粘土礦物的這些性質(zhì)，可以表面吸附、混凝、沉淀污水中的污染物，達(dá)到治理污染的目的。

3.2 催化性

粘土礦物因具有很大的表面積，適宜的孔徑及表面酸性，從而表現(xiàn)出良好的催化性。粘土礦物經(jīng)酸化處理后，能夠大大改善其催化活性。因為，經(jīng)酸化后，不僅可以引起粘土礦物組分和結(jié)構(gòu)的變化，而且能夠提高其比表面積、改善其孔徑分布、增強其表面吸附性。3.3 離子交換性

粘土礦物層間具有永久電負(fù)性，為保持結(jié)構(gòu)單元層電價平衡，在其結(jié)構(gòu)層間會吸附一定量的陽離子，而這些層間陽離子具有可交換的特性。陽離子交換反應(yīng)式可表示為：

M+-Clay + A+ ? A+-Clay + M+

粘土礦物層間陽離子交換性質(zhì)主要取決于離子電價、離子半徑大小極離子濃度等。一般而言，離子勢與離子選擇性成正比，離子濃度與離子選擇性也成正比關(guān)系。粘土礦物大都具有陽離子交換性，但交換容量有一定差異。蒙脫石、蛭石陽離子交換容量為80~150meq/100g，伊利石和海泡石為10~40meq/100g，高嶺石為3~15 meq/100g。粘土礦物的陰離子交換性為20~30 meq/100g。這一作用主要發(fā)生在結(jié)構(gòu)單元層的端面，特別是pH較低的情況下，端面因帶一定正電荷而吸附許多無機或有機陰離子，如PO42-、AsO32-、SeO42-、S2-、CN-、CH3COO-等。

3.4 與有機物的復(fù)合性

粘土礦物具有與有機物符合的特殊性質(zhì)，其復(fù)合的吸附力來自于離子交換作用、范德華力、氫鍵力以及離子偶極力作用。粘土礦物復(fù)合的有機物大致可劃分為三種類型：中性分子有機物，例如NH3、SO2、醇、酮、胺、尿素等；有機陽離子，例如烷基、羥烷基、烷酰基等；高分子聚合物，例如酶、蛋白質(zhì)、病毒、腐殖質(zhì)等，其吸附力有離子交換、范德華力和氫鍵力。粘土礦物除可以直接復(fù)合有機物外，還可以通過人工有機復(fù)合制備吸附交換性更好的有機粘土，例如有機膨潤土。

4.納米粘土礦物在環(huán)境治理中的應(yīng)用

粘土礦物具有環(huán)境修復(fù)（如大氣、水污染治理等）、環(huán)境凈化（如殺菌、消毒、分離等）和環(huán)境替代（如替代環(huán)境負(fù)荷大的材料）等功能[4]。在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用包括：污水處理方面、土壤凈化、大氣凈化、核廢料處理、清除放射性氣體、阻止有機和無機有害物質(zhì)遷移等[5]。

目前粘土主要作為粘結(jié)劑、吸水劑、吸附劑、催化劑、絮凝劑等廣泛應(yīng)用于冶金、機械、石油、化工、和環(huán)保的各個領(lǐng)域。為了提高其附加值, 使用前往往要對天然粘土進(jìn)行改性。改性方法、機理、工藝及條件已成為人們關(guān)注的焦點[6]。

4.1空氣污染[7]

4.1.1 室內(nèi)空氣污染

室內(nèi)空氣污染主要來自裝飾材料中的人工合成高分子材料。物質(zhì)主要包括甲醛(HCHO)、氨、苯、氡等，對人體危害嚴(yán)重，并會引發(fā)鼻腔癌、咽喉癌、肺癌和消化系統(tǒng)癌癥。對于上述幾種有害物質(zhì), 以沸石、坡縷石、海泡石、膨潤土、累托石等粘土礦物為載體的載銀無機抗菌劑可以起到良好的作用效果。目前開發(fā)的以多孔結(jié)構(gòu)粘土礦物為載體的無機抗菌劑已成功應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化, 并對病菌及其分泌物毒素均有較強的殺滅和降解作用。

由于坡縷石、海泡石、沸石、膨潤土、累托石等為典型的天然納米粘土礦物材料, 基于其特有的孔道結(jié)構(gòu)、晶體表面生長缺陷的發(fā)育和納米級尺寸效應(yīng),經(jīng)充分分散處理后具有大比表面積和超強吸附性。如以纖維狀坡縷石、海泡石、沸石制作的環(huán)保型特種多功能紙不僅具有難燃、阻燃效果, 而且能有效地吸附室內(nèi)空氣中的氮氧化物(NOx)和有害極性氣體, 應(yīng)用于空氣凈化的超細(xì)濾膜紙, 由于海泡石、坡縷石的強防輻射屏蔽性, 其開發(fā)的壁紙材料可有效防止建筑墻體氡氣的析出。

4.1.2城市空氣污染

城市空氣污染主要來源于汽車尾氣的排放，其中包括NOx、金屬排放物排放。無鉛汽油的使用使得汽汽車排放的鉛金屬陽離子的危害大為減少，同時三元催化油的使用使得汽油燃燒的NOx排放量顯著減少。

青石可以用來吸收汽車尾氣，其結(jié)構(gòu)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)含鋁硅酸鹽，其四面體結(jié)構(gòu)存在著[AlO4]對[SiO4]的置換以及配位多面體中金屬陽離子的類質(zhì)同象置換，活性強，同時具有極好的高溫?zé)岱€(wěn)定性。國外用粘土礦物制成汽車排氣管、過濾器, 主要是充分利用粘土礦物的吸附性。用粘土礦物代替活性炭可降低卷煙中含有的焦油、自由基、尼古丁等對人體的危害。4.1.3 工業(yè)廢氣治理

工業(yè)廢氣是我國大氣污染的主要來源，主要包括：CO2、SO2、粉塵等。由于有害氣體多為酸酐, 大部分能溶于水, 因而可用呈堿性的粘土礦物與酸酐發(fā)生中和, 從而吸收酸酐, 達(dá)到清除廢氣的目的。對于不溶于水的酸酐,可先轉(zhuǎn)化為溶于水的酸酐, 再用上述方法處理, 此外利用粘土礦物, 如沸石、海泡石、膨潤土、坡縷石、高嶺土、累托石以及其改型后的多孔狀礦物作吸附劑也可排除有害氣體, 凈化環(huán)境。

4.1.4 大氣凈化

蒙脫石、海泡石、坡縷石及高嶺石等因比表面積大、吸附性強，作為吸附過濾材料廣泛應(yīng)用于空氣污染的凈化。這些礦物經(jīng)簡單的處理之后，即可用于臭氣、毒氣及有害氣體如NOx、SOx、H2S等的吸附過濾。現(xiàn)已成功地用其迅速、有效的去除與腐爛變質(zhì)物臭氣有關(guān)的1，4-丁二胺和1，5-戊二胺以及包含排泄物臭氣中的吲哚、丁烷一類氣體。實驗證明，在含氨為100×106/m3氣體中放置40個海泡石，可使氨的濃度降至18×106/m3。4.2水污染

粘土礦物主要用于生活和化工用水過濾、重金屬離子從Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+等的去除，印染廢水（陽離子染色分子）和有機污染物的吸附以及陰離子PO43-、SO42-的去除。

目前, 用于污水處理的主要是膨潤土、凹凸棒石、坡縷石、海泡石、硅藻土等幾種[8]。膨潤土對廢水中有極性結(jié)構(gòu)的非離子型表面活性劑有較強的吸附能力，每克膨潤土可吸附200-300mgCODcr。對于無極性的非離子表面活性劑，用2%的投加量可使CODcr濃度為1000mg/L左右的廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。將無機鈉鹽與膨潤土按照一定比例制成的HB絮凝劑加入到味精廢水中，能吸附廢水中的有機污染物，使廢水中的COD大大降低。用明礬和膨潤土作為吸附—徐寧劑處理再生紙廢水中的COD和懸浮物，也可使排放出的廢水由堿性變?yōu)橹行訹9]。將膨潤土與CaCl2無機鹽制成混合物，按5g/L的量加入印染廢水中，可以除去九成的燃料和八至九成的表面活性劑。

蒙脫石可以用來吸附Pb2+、Cd2+及Cr(III)，即用蒙脫石—聚合氯化鋁交聯(lián)處理廢水中的重金屬，可進(jìn)一步改善去除效果并提高固—液分離速度，是低濃度廢水中Pb2+等的去除率達(dá)到93.1%。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)酸化的蒙脫石出去廢水中的重金屬離子效果更佳。

凹凸棒石可以凈化處理印染廢水，投加量為10-12g/L，pH=6-10，反應(yīng)時間為10min，COD去除率達(dá)74%，色度去除率大93%，凈化效果與常用的聚合氯化鋁、硫酸鋁、硫酸亞鐵等相比均有明顯的提高。經(jīng)活化的凹凸棒石粘土可以處理鈾。采用動態(tài)法(交換柱)處理含鈾廢水，效果良好，鈾的去除率在99.95%以上。膨潤土等粘土礦物經(jīng)過適當(dāng)?shù)挠袡C改性，可用來處理含有機物廢水。膨潤土、硅石、凹凸棒石、海泡石等粘土礦物可直接利用或經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕罨男蕴幚恚部捎脕硖幚砗亟饘匐x子廢水，獲得了較好的效果。經(jīng)預(yù)處理的海泡石、凹凸棒石等以吸附與離子交換法可以降氟除磷，同時有利于降低廢水處理成本，減少污泥產(chǎn)生量，重復(fù)利用資源。

4.3固體廢物污染

固體廢物主要指工業(yè)廢物、礦業(yè)廢物和城市生活廢物等。工業(yè)廢棄物可通過二次加工燒成可制成新型建筑材料，如混凝土外加劑用超細(xì)礦粉、微晶玻璃等。城市生活固體廢棄物主要是指在城市日常生活中或者為城市日常生活提供服務(wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢棄物，即城市生活垃圾，主要包括居民生活垃圾、醫(yī)院垃圾、商業(yè)垃圾、建筑垃圾。礦業(yè)廢物指開采和選洗礦石過程中產(chǎn)生的廢石和尾礦。

對于固體廢棄物中含有的放射性元素。可利用沸石、膨潤土、累托石、坡縷石、海泡石等一些高吸附性材料來吸附、過濾放射性氣體和空氣中具有放射性的塵埃。粘土礦物也可作為一種固化劑，“礦物固相法”是放射性固體廢棄物處理的十分重要和行之有效的方法，例如沸石加熱發(fā)泡、融化、可固化核廢料。坡縷石、海泡石也是屏蔽輻射的常規(guī)密封材料。4.4 噪聲污染

隨著對噪聲危害認(rèn)識的提高，噪聲已與“三廢”并列為環(huán)境“四害”之一。硅藻土、浮石、蛭石、珍珠巖等具有良好的消聲隔音性能，尤其是膨脹蛭石吸引系數(shù)可達(dá)0.53-0.73，隔音能力為40-50dB，經(jīng)常用作汽車減音器和隔音泥灰。

4.5 粘土礦物在其他方面的應(yīng)用

粘土礦物可治理土地荒漠化：荒漠化的顆粒較粗，一般呈細(xì)砂、粉砂狀，無粘性，深水性強，而粘土礦物的顆粒極細(xì)，有較強的膨脹性、粘性吸水性，兩者混合均拌勻, 即可變成能保水的種植土。而且粘土礦物一般含有許多有利于動、植物生長的成分, 可以為動、植物提供多種營養(yǎng),從而達(dá)到采用粘土礦物治理沙漠的目的[10]。

粘土礦物因其導(dǎo)熱系數(shù)低，分散性高，以及特有的微孔結(jié)構(gòu)等，適用于研制開發(fā)保溫涂料等多種保溫材料。保溫材料的開發(fā)具有重要的“綠色意義”。20世紀(jì)80年代以來海泡石復(fù)合硅酸鹽保溫材料發(fā)展迅速。利用纖維狀海泡石和粘土狀海泡石為主要原料，研制的新型保溫隔熱涂料常溫下導(dǎo)熱系數(shù)為0.079W/(m·K)。以坡縷石為主要原料的SM復(fù)合硅酸鹽保溫涂料，常溫下導(dǎo)熱系數(shù)小于0.05W/(m·K)。

伊利石具有較好的化學(xué)惰性、電絕緣性、絕熱性及隨溫度升高體積膨脹的特性，可作為一種新型的傳壓介質(zhì)材料。其特性在某些方面由于葉臘石，其鈦、鐵雜質(zhì)可成為合成金剛石的有益添加劑，同時所需和成功率下降，利于節(jié)能[9]。

過濾清除放射性氣體及塵埃；坡縷石、海泡石、蒙脫石等用作陽離子交換劑凈化被放射性污染的水體；也可用作危險廢物的鎮(zhèn)定劑，對放射性物質(zhì)永久性吸附固化；以及機房中軟X射線的吸收等方面。蒙脫石、海泡石、坡縷石等現(xiàn)已廣泛用于油污廢塑料、城市垃圾等處理，阻止無機或郵寄有害物遷移[9]。

粘土礦物對地質(zhì)作用和地質(zhì)環(huán)境的變化反應(yīng)敏感，還可用于巖相古地理、古氣候、古環(huán)境、地層對比和成巖成礦條件的研究和回復(fù)。另外，深海中的粘土礦物和深海軟泥存在于非常獨特的環(huán)境，有著獨特的潛在應(yīng)用價值。從環(huán)境角度考慮，深海中的粘土和碳酸鹽的利用有可能要早于其他礦產(chǎn)資源。

由于粘土礦物有著獨特的物理化學(xué)性能，作為較理想的載體材料已廣泛受到人們的關(guān)注，發(fā)展相當(dāng)迅速，特別是膨潤土、凹凸棒石、海泡石、蛭石等。目前采用離子交換法已經(jīng)成功地制備了載銀膨潤土、載銀凹凸棒石、載銀海泡石和銅型蛭石等無機抗菌劑，其抗菌效果良好，可制成抗菌制品。

還有一些粘土礦物有抗紫外線能力，比如伊利石，可作為化妝品。伊利石無毒無臭，質(zhì)軟滑膩，且呈絲絹光澤，分散性好，附著力強，其pH值一般為6~7，化學(xué)性能穩(wěn)定，礦物組分簡單，不含對人體有害的成分[9]。

5.納米粘土礦物的未來及研究發(fā)展方向

由于粘土礦物的資源豐富，價格便宜并且有著優(yōu)越的物理和化學(xué)性能，被越來越多的應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中。除少數(shù)粘土礦物，如石棉外，大多說天然產(chǎn)出的礦物材料基于其不同的性能在不同領(lǐng)域起著環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理的作用，它們皆可認(rèn)為是環(huán)境礦物材料。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對環(huán)境條件要求的提高，粘土礦物材料的應(yīng)用將越來越廣，其作用也越來越重要，如在節(jié)能保溫材料方面、在降噪隔聲方面、在無形磁波污染控制方面、在自然災(zāi)害防治方面、在太陽能材料應(yīng)用方面、在傳動系統(tǒng)減震方面、在新型抗菌材料方面、在人體健康材料方面等都起著不可缺少、甚至不可替代的作用。

未來粘土礦物的研究方向：研究粘土礦物材料的成分、結(jié)構(gòu)和性能之間的相互關(guān)系；研究粘土礦物材料在外界作用力下的成分、結(jié)構(gòu)和物化性能變化及變化規(guī)律；研究粘土礦物材料的深加工、處理方法，包括提純和改性；研究粘土礦物材料的自然形成條件及人工合成方法和技術(shù)參數(shù)；研究設(shè)計和制備新的礦物材料和功能復(fù)合材料；研究粘土礦物材料的應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用方法[7]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭楠, 王雪蓮, 左勇.硅酸鹽粘土礦物在環(huán)境污染物治理中的應(yīng)用[J].綠色科技, 2011, 1: 85-87.[2] 郭英.納米材料的應(yīng)用分析[J].技術(shù)應(yīng)用.2010, 9: 119.[3] 崔龍鵬.試論粘土礦物在淮河水污染治理中的應(yīng)用前景[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué).1998, 24(5): 16-18.[4] 秦文淑.改性粘土的應(yīng)用及其研究前景[J].廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2007, 6(4): 13-17.[5] 劉龍濤, 崔丹.粘土礦物在環(huán)境中的應(yīng)用[EB/OL].中國科技論文在線.[2006-02-28] http://www.tmdps.cn/index.php/ default/releasepaper/content/200602-277.[6] 李俊, 黃韻, 馬曉燕.粘土及改性粘土的應(yīng)用進(jìn)展[J].礦業(yè)研究與開發(fā).2003, 23(5): 36-37, 54.[7] 楊飛華, 王肇嘉.粘土礦物在環(huán)境治理中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用.2005, 5: 21-24.[8] 戴清清, 宋綿新.粘土礦物在水污染治理中的應(yīng)用發(fā)展概述[J].礦業(yè)快報.2005, 2: 10-12.[9] 易發(fā)成, 王哲.粘土礦物在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊.2005, 49: 98-103.[10] 楊秀敏, 李立欣, 張迎春.粘土礦物作為環(huán)境修復(fù)材料的研究進(jìn)展[J].金屬礦山.2010, 7: 153-156.

第四篇：粘土礦物治理重金屬污染的探討

粘土礦物治理重金屬污染的探討

00812084 張憑躍

摘要：本文綜述了污染土壤的重金屬來源，分析了粘土礦物的結(jié)構(gòu)特點，闡述了粘土礦物治理重金屬污染的機理和應(yīng)用實例，指出了隨著人們認(rèn)識、技術(shù)水平的提高，粘土礦物在治理重金屬污染中將發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：粘土礦物 重金屬 凈化

在治理污染土壤的過程中，重金屬污染物是一類典型的優(yōu)先控制污染物，許多世界著名的環(huán)境公害事件都證明與重金屬污染有關(guān)。美國、日本、德國及其它歐共體國家先后將其列入優(yōu)先控制有機無機污染物黑名單與灰名單。長期以來有關(guān)重金屬污染物在環(huán)境中的遷移動態(tài)、形態(tài)轉(zhuǎn)化和生態(tài)效應(yīng)也成為國際環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。土壤重金屬污染主要是由于采礦、冶煉、化工、電鍍、電子和制革等工業(yè)產(chǎn)生的含重金屬廢棄物進(jìn)入土壤，以及污灌、農(nóng)藥、化肥、垃圾、粉煤灰和城市污泥的不合理施用引起的，重金屬進(jìn)入土壤后，由于不能被微生物分解，而能被生物富集和積累，重金屬在土壤中積累到一定限度就會對土壤——植物系統(tǒng)產(chǎn)生危害，并有可能通過接觸、食物鏈等途徑直接或間接地危害人類。據(jù)Assaway的估算，進(jìn)入土壤的重金屬，在沒有外來繼續(xù)進(jìn)入，只通過植物吸收使其在土壤中消失的時間：As和CA 為100年；Cu，Mn，Mo和Zn為1 000年；Co，Pb，Ni，Cr和V為10 000年。因此，土壤的重金屬污染與治理一直是國際上研究的熱點與難點問題，也是我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量改善中許多學(xué)科共同感興趣的問題。

治理重金屬污染的傳統(tǒng)技術(shù)有化學(xué)沉淀、滲透膜、離子交換、活性炭吸附等。但這些方法普遍成本較高。由于粘土礦物來源廣，價格低廉，具有化學(xué)、機械穩(wěn)定性好，多孔隙率等特點，利用粘土礦物治理重金屬污染，已經(jīng)受到人們的關(guān)注。污染土壤的重金屬來源

污染土壤是指土壤中的某一物質(zhì)或多種物質(zhì)因含有足夠的數(shù)量或濃度從而表現(xiàn)對特定目標(biāo)或?qū)ο笥兄苯踊蜷g接的危害，這樣的土壤稱為污染土壤，其主要污染源有工業(yè)、生活、交通和農(nóng)業(yè)污染源。

1.1 工業(yè)污染源

重金屬主要來自于采礦業(yè)、鋼鐵業(yè)、金屬處理與加工業(yè)、化學(xué)與制藥工業(yè)、石油加工業(yè)、紡織工業(yè)、印染業(yè)等。例如，美國蒙大拿州某有色冶金企業(yè)每年排人大氣中的鋅約5 t，鎘約250kg，其周圍地區(qū)土壤表層0～2.5 cm內(nèi)鋅的含量很高，離廠1．8km達(dá)1 090 mg／kg，離廠3．6km為233 mg/kg，離廠7．2km 為48 mg/kg。在上述距離土壤中鎘的含量分別為37mg／kg，17mg／kg和4 mg／kg，可見冶金企業(yè)排放的廢氣對周圍環(huán)境有明顯的污染，而且離廠越近，污染越嚴(yán)重。我國現(xiàn)有的國營礦山企業(yè)8 000多個，個體礦山達(dá)23萬多個，由于種種條件的限制國內(nèi)許多礦山廢棄物未經(jīng)任何處理就任意排放與堆置，造成了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

1.2 生活污染源

我國每年都有相當(dāng)一部分生活垃圾不能處理，運到城郊農(nóng)地上堆存，其滲濾液中含有大量的重金屬，從而污染土壤。據(jù)A A別烏斯等資料，在垃圾堆放場周圍土壤(0～ 20cm)中某些化學(xué)元素的含量比遠(yuǎn)離堆放場的高得多，如距垃圾堆放場50m、100m、250m土壤中銅的質(zhì)量濃度分別為300 mg／kg，100 mg／kg，40 mg／kg，Pb、Zn、Cr、Ni也是距垃圾場越近，其含量越高。

1.3 交通污染源

機動車排放的廢氣對土壤環(huán)境產(chǎn)生影響，不僅表現(xiàn)在公路兩旁土壤中氮氧化物、碳的氧化物和碳?xì)浠衔锩黠@增加，而且公路兩旁土壤中鉛的含量明顯增加，且距公路越近，鉛的含量越高。在瑞典距離公路5．5m的土壤中易溶性鉛和難溶性鉛的質(zhì)量濃度分別為9．9 mg／kg和33．4 mg／kg；距離20m的土壤中，分別為2．7 mg／kg和22 mg／kg；距離40 m的土壤分別為2．2 mg／kg和7．6 mg／kg。由于公路兩旁受鉛的污染，其上植物中鉛的含量往往比其它地區(qū)高。在德國，公路旁青草中鉛的質(zhì)量濃度為34～ 50 mg／kg，而清潔地區(qū)僅2～ 3 mg／kg，甜菜葉子中含鉛量為25～ 32 mg／kg，超過歐洲經(jīng)濟(jì)共同體規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)1．5～ 2．2倍，甜菜和馬鈴薯莖中鉛的質(zhì)量濃度分別達(dá)70 mg／kg和100 mg／kg，白菜、菠菜中鉛的質(zhì)量濃度也都較高。

1.4 農(nóng)業(yè)污染源

某些農(nóng)藥在其組成中含有汞、鋅、銅、鐵等重金屬，經(jīng)常施用這些農(nóng)藥易引起重金屬污染。另外，我國北方和西北地區(qū)由于年降雨量較少，雨量年分布變異大，因此污灌面積逐年擴大。而工業(yè)廢水中含有大量CA、Hg、Pb、As等，不恰當(dāng)?shù)奈酃鄬斐赏寥乐亟饘傥廴尽Ｕ惩恋V物的結(jié)構(gòu)特點

粘土礦物主要是由粒徑<2μm的層狀硅酸鹽礦物組成，它具有二維網(wǎng)格狀延展的Si—O 四面體骨架。由硅氧四面體共3個角頂連接成二向展平的六方網(wǎng)層，稱四面體片。其一側(cè)的活性氧需要大小適宜的陽離子相配位以使電荷平衡，且與氧和羥基構(gòu)成配位八面體，八面體共棱連接構(gòu)成八面體片。四面體片和八面體片通過共用活性氧組成層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)單元層。若結(jié)構(gòu)層由一個四面體片和一個八面體片組成，稱為T—O層或1：1層；若結(jié)構(gòu)層由一個八面體片和兩個指向相反的四面體片組成，則構(gòu)成T—O—T層或2：1層。對應(yīng)于四面體片的一個六方環(huán)，包含有3個共棱的八面體，如果八面體陽離子為2價時，這樣的結(jié)構(gòu)層稱為三八面體層；同理，如果為3價，則稱為二八面體層。結(jié)構(gòu)層彼此堆垛相連，構(gòu)成了層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物的特有結(jié)構(gòu)。若結(jié)構(gòu)層內(nèi)的正負(fù)電荷已經(jīng)達(dá)到平衡，那么結(jié)構(gòu)層之間只能以微弱的分子鍵或氫鍵相聯(lián)系。如果未達(dá)到平衡而有多余的負(fù)電荷(層電荷)時，例如由于Al置換Si，為達(dá)到正負(fù)電荷的平衡，勢必導(dǎo)致層間存在一定數(shù)量的金屬陽離子，如K 或Na 等，借助于其間的離子鍵力，使結(jié)構(gòu)層彼此相連，它的鍵強會比分子鍵或氫鍵強的多。因此，當(dāng)單元層內(nèi)部電荷未達(dá)平衡時，單元層間的空隙—— 層間域中將有一定量的陽離子充填，如Na、K、Ca離子等，還可以吸附其他物質(zhì)。主要粘土礦物的性能

一般來說，粘土礦物可分為三大類，即高嶺石類(由一層硅氧片和一層水鋁片組成，屬1：1兩層型粘土礦物)；蒙脫石類(由兩層硅氧片夾一層水鋁片結(jié)合而成一晶層，屬2：1三層型粘土礦物)；伊利石類(由兩層硅氧片夾一層水鋁片結(jié)合而成一晶層，屬2：1三層型粘土礦物)。

3．1 蒙脫石的主要性能

蒙脫石是一種具有膨脹性、呈層狀結(jié)構(gòu)的含有少量堿和堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物。蒙脫石每個單位晶胞由兩個硅氧四面體與一個鋁氧八面體平行鏈所組成，在每個晶體構(gòu)造層間吸附和放出水分子。蒙脫石具有較高的陽離子交換性能，表現(xiàn)出較強的吸附性，且容易使顆粒分裂成很細(xì)的帶電粒子。此外，蒙脫石晶體構(gòu)造層間亦可以有有機物的存在。

3．2 高嶺石的主要性能

天然高嶺石由于其粒徑極細(xì)，往往呈膠體微粒而吸附其它雜質(zhì)，而且粒徑細(xì)者交換吸附能力相對增高。但是，與其它粘土礦物相對比，高嶺石的陽離子交換能力較低。這主要歸因

于結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)部已達(dá)到電性中和狀態(tài)，對陽離子的吸附作用僅限于顆粒的周際或裂隙中。然而，由于結(jié)構(gòu)單元層的外表OH一離子的存在，高嶺石的陰離子交換能力相對較高。此外，高嶺石在顆粒界面上也可吸附有機分子。

3．3 伊利石的主要性能

伊利石是一種隱晶一微晶狀白云母粘土礦物，伊利石的晶格與蒙脫石相似，不同點在于在伊利石的四面體中有大約1／6的+4價Si離子被+3價Al例子置換，為平衡多余的負(fù)電荷，結(jié)構(gòu)中將近有1～1.5個K離子進(jìn)入結(jié)構(gòu)單元層之間，這些K離子似乎起著橋梁作用，把相鄰的兩層緊緊結(jié)合在一起。粘土礦物對重金屬污染物的凈化機理

4．1 吸附作用

吸附作用是粘土礦物的重要特性之一，包括物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三類。產(chǎn)生物理吸附是由于粘土礦物具有較大的表面積，即具有較大的表面能，吸附作用的進(jìn)行，引起系統(tǒng)表面自由能的減少。化學(xué)吸附是指由粘土礦物與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的吸附。粘土礦物帶正電荷，陰離子集團(tuán)可以通過靜電引力吸附在粘土礦物的邊面上。當(dāng)介質(zhì)中存在中性電解質(zhì)時無機陽離子可以在粘土礦物和陽離子型聚合物之間起“橋接”作用，使高聚物吸附在粘土礦物的表面上。離子交換吸附是類質(zhì)同象替換使粘土礦物形成永久電荷，為平衡電荷粘土礦物吸附環(huán)境中的異號離子的現(xiàn)象。粘土礦物的表面上、孔道內(nèi)和層間域均能發(fā)生離子交換吸附。高嶺石沒有或很少有同晶置換，層電荷幾乎為零，永久電荷極少，負(fù)電荷主要來源于結(jié)構(gòu)邊緣的斷鍵或暴露在表面的羥基的解離。云母屬2∶1 型結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中有四分之一的Si4+被Al3+置換，單位化學(xué)電荷數(shù)為1，同晶置換所產(chǎn)生的負(fù)電荷由晶層鉀離子來平衡。蒙脫石的電荷來自八面體片中Mg2+對Al3+的同晶置換。依據(jù)這一原理，環(huán)境中的重金屬元素就可被粘土礦物固定，失去了進(jìn)一步污染環(huán)境的目的，達(dá)到治理重金屬污染的目的。

4．2 配合作用機理

配合作用主要分為表面配合作用和晶間配合作用兩種。紅外光譜分析證明，硅酸鹽中有大量SiO44-、AlO45-基團(tuán)，在固-液體系中硅酸鹽顆粒表面可以與水形成水合氧化物蓋層，表面呈負(fù)電性，有利于配合作用產(chǎn)生。在粘土礦物層與層之間是分子引力相聯(lián)結(jié)，重金屬離子可以進(jìn)入層間與SiO-發(fā)生配合作用。

粘土礦物羥基化表面可以通過靜電作用與溶液中的離子發(fā)生表面配位反應(yīng)，如Pb2+能與高嶺石表面進(jìn)行配位反應(yīng)。由于層狀硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)單元層外層存在著羥基基團(tuán)，結(jié)構(gòu)單元層之間的鍵力聯(lián)結(jié)較弱，重金屬離子可以進(jìn)入層間與羥基發(fā)生配合作用，因此在其晶體內(nèi)部的相鄰兩結(jié)構(gòu)單元層之間，也存在顯著的配合作用。如高嶺石為T-O 型層狀硅酸鹽礦物，重金屬離子可以進(jìn)入層間與八面體片中的羥基發(fā)生配合作用。粘土礦物與重金屬離子的配合作用受礦物的層電荷分布、重金屬離子的水化熱、電價、離子半徑和有效離子半徑等因素控制。

4．3 共沉淀作用

共沉淀作用是指粘土礦物可以通過自身溶解作用所產(chǎn)生的陰離子可與重金屬元素產(chǎn)生共沉淀作用，從而降低重金屬的可移動性及生物有效性。早期的研究表明，磷灰石去除土壤中的重金屬主要是通過吸附作用，而Mectal 則認(rèn)為污水中鉛的去除基本上是通過磷灰石的溶解作用,而后沉淀出Pb(PO4)3(CO3)3，(F,OH)或Pb3(CO3)2(OH)2。對于Zn、Cd 兩種元素也有類似的沉淀的反應(yīng)，在酸性條件下，Zn形成了磷鋅礦(Zn3(PO4)2 ?4H2O,pH=6)，Cd 形成了CdCO3(pH=3~6)，在堿性條件下，Zn 形成了ZnO(pH=8~12),Cd 形成了Cd(OH)2(pH=8)。粘土礦物治理重金屬污染的研究實例

何宏平等通過蒙脫石、伊利石和高嶺石三種粘土礦物對+2價Cu離子、+2價Zn離子、+

2價Cd離子、+2價Pb離子、+3價Cr離子五種重金屬離子的吸附研究，結(jié)果表明，蒙脫石對+3價Cr離子、+2價Cu離子有很好的選擇性，伊利石和高嶺石對+3價Cr離子、+2價Pb離子有較好的親和力。柯家駿等研究了膨潤土粘土礦物吸附溶液中重金屬離子的能力。結(jié)果表明，在相同的條件下，膨潤土吸附溶液中重金屬離子的次序是：Cu（+2）>Zn（+2）>Ni（+2）>Cd（+2）。李紅陽等通過實驗表明，粘土礦物對于Cr、Cd、Pb、Hg、As等有害元素具有很強的吸附能力，是理想的低成本吸附劑，在廢水處理中，可用來取代活性炭或離子交換樹脂來去除重金屬等有害元素。

古映瑩等對高嶺土進(jìn)行表面改性制備了高嶺土一MBT(聚苯乙烯)復(fù)合體，考察了對溶液中重金屬離子的吸附性能。結(jié)果表明，高嶺土一MBT復(fù)合體對水中+2價Pb離子、+2價Hg離子、+2價Zn離子的吸附能力明顯優(yōu)于純高嶺土和僅經(jīng)過表面處理的高嶺土。金漫彤等利用偏高嶺土、堿激活劑等合成了土壤聚合物，并進(jìn)行了含重金屬廢物的固化。結(jié)果表明，對Zn抖、Pb抖、Cu 和Cd 捕集效率高，浸出毒性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。粘土礦物修復(fù)土壤重金屬污染發(fā)展方向

6.1 根據(jù)粘土礦物材料對肥料養(yǎng)分的控釋作用，粘土礦物修復(fù)材料可與肥料相結(jié)合，發(fā)揮其雙重作用。

6.2 針對土壤重金屬污染特點和修復(fù)要求的差異，可將多種粘土礦物按照一定的比例混合在一起或?qū)⒄惩恋V物修復(fù)與其他修復(fù)方法相結(jié)合，后者稱之為聯(lián)合修復(fù)，以便克服各自的缺點，提高性能，達(dá)到更好的修復(fù)效果。

6.3 對粘土礦物進(jìn)行物理加工，改變其性質(zhì)，提高修復(fù)功效。如粉碎粘土礦物不僅可以提高其對重金屬的吸附性能，而且還可以形成不可逆吸附。

6.4 對粘土礦物有關(guān)改性方面的研究。如將多重改性或性能更好的改性粘土礦物引人土壤重金屬修復(fù)領(lǐng)域，以提高其對土壤中重金屬的吸附與固定能力，使被固定的重金屬不易重新釋放出來，產(chǎn)生二次污染。結(jié)語

粘土礦物在重金屬污染治理中有著獨特的作用，開發(fā)儲量豐富、價格低廉的粘土礦物，并對有一定凈化功能的粘土礦物進(jìn)行合理改性，是治理重金屬污染的新途徑，這種方法具有設(shè)備簡單、操作簡便、二次污染小等優(yōu)點。目前，利用粘土礦物治理重金屬污染，大都處于研究階段，實際的應(yīng)用不是很多。隨著人們對粘土礦物凈化重金屬污染機理的深入認(rèn)識，以及粘土礦物加工改性技術(shù)的不斷開發(fā)和應(yīng)用，粘土礦物在重金屬污染治理中，將會發(fā)揮重要的作用。

參考文獻(xiàn)

陳英旭．環(huán)境學(xué)．中國環(huán)境科學(xué)出版社，2001

聶永豐． 三廢處理工程技術(shù)手冊(固體廢物卷)．化學(xué)工業(yè)出版社，2002

陳武，季壽元．礦物學(xué)導(dǎo)論．地質(zhì)出版社，1985

程爭光，沈上越，范力仁，等．伊利石高吸水性復(fù)合材料的制備工藝研究．化工礦物與加工，2006

孫勝龍，龍保永，蔡保豐．非金屬礦物修復(fù)環(huán)境機理研究現(xiàn)狀．地球科學(xué)進(jìn)展，1999 吳宏海，吳大清，彭金蓮．重金屬離子與石英表面反應(yīng)實驗研究．地球化學(xué)，1998

何宏平，郭九皋，謝先德，等．蒙脫石等粘土礦物對重金屬離子吸附選擇性的實驗研究． 礦物學(xué)報，1999

柯家駿，陳淑民，胡向福，等．膨潤土粘土礦物吸附重金屬的研究．重慶環(huán)境科學(xué)，1993

李紅陽，牛樹銀，王寶德．礦物材料與環(huán)境污染治理一以粘土礦物和沸石為例．北京地質(zhì)，2001

古映瑩，程化，鄧鵬，等．高嶺土一MBT復(fù)合體對某些重金屬離子吸附性能的研究． 精細(xì)化工中間體，2002

金漫彤，沈?qū)W優(yōu)．土壤聚合物制備及其固化重金屬離子的研究． 化工環(huán)保，2005 吳平霄.黏土礦物材料與環(huán)境修復(fù).北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004

杭小帥，周健民，王火焰，沈培友.粘土礦物修復(fù)重金屬污染土壤.環(huán)境工程學(xué)報，2007 楊秀紅，胡振琪，張迎春.利用工業(yè)礦物治理重金屬污染土壤的探討.金屬礦山，2003 周啟星，宋玉芳.污染土壤修復(fù)原理與方法.北京科學(xué)出版社，2004

第五篇：輕粘土研究

“新型材料藝術(shù)——超輕粘土”課題研究小結(jié)

在校領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心指導(dǎo)下,我們美術(shù)組以面向小學(xué)生注重個性發(fā)展、重視藝術(shù)實踐、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、倡導(dǎo)綜合學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)、參與為文化傳承的教育理念開展了“新型材料藝術(shù)——超輕粘土”課題研究工作。在泥塑活動的實施過程中，我們先后發(fā)展了學(xué)生的動手能力、觀察力、鑒賞力、記憶力、想象力、和創(chuàng)造力等課題實施目標(biāo)。為了更好地開展今后的工作，結(jié)合初期制定的教研計劃，現(xiàn)將教研工作總結(jié)如下：

玩泥是孩子的天性。一團(tuán)團(tuán)“彩泥”在孩子們手中變換著，是創(chuàng)造？是游戲？是最能鍛煉孩子動腦筋的一種創(chuàng)作方式，他們將心中美好的事物通過粘土的制作，以立體的形式表現(xiàn)出來，讓思維產(chǎn)生興趣和沖動，在興趣和沖動中開始了創(chuàng)作游戲。他們通過游戲粘土，將天真浪漫、粗獷豪放的造型帶入自由創(chuàng)作中，用粘土這種媒介，記錄對生活經(jīng)驗的感受，獲得情感的發(fā)泄，自由創(chuàng)作的快感，使其真正成為開啟幼兒智慧大門的鑰匙，這便是我們對孩子進(jìn)行超輕粘土創(chuàng)作活動的意義所在！

一、超輕粘土活動對學(xué)生的作用

1、超輕粘土活動有利于學(xué)生身體的發(fā)展。超輕粘土和其他繪畫形式不同，它使學(xué)生有了更多運用手指和肌肉的機會，學(xué)生的小肌肉群正處于發(fā)育階段，需要有一種經(jīng)常、適量的鍛煉來促進(jìn)它更好的發(fā)育，用超輕粘土正是符合這一要求的方法。制作中需要運用“團(tuán)、搓、壓扁、粘合、拉、分泥、雕刻”等基本技能，這都需要雙手及五指配合，手腕轉(zhuǎn)動，小臂、大臂用力。這種合理的鍛煉使孩子肌肉群得到最佳發(fā)育，也促進(jìn)了孩子手部的靈活性和協(xié)調(diào)性。在制作粘土活動中，還調(diào)動了學(xué)生的視覺、聽覺、觸覺等多種感官的積極參與與配合，對學(xué)生的腦部發(fā)育有著極其重要的影響。

2、在制作粘土活動有利于發(fā)展學(xué)生智力和創(chuàng)造才能。在制作粘土活動中，不僅僅教給學(xué)生美術(shù)方面的簡單技能，培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)才能，而且在促進(jìn)學(xué)生智力和創(chuàng)造能力的發(fā)展上有著獨特的作用。如各種式樣的汽車和不同的小動物，所以，逐漸能把自己看到的“頑皮的貓”、“捉老鼠的貓”、“貪吃的貓”等活靈活現(xiàn)地表征出來。他們開始能運用在超輕粘土的方式，表達(dá)自己所感悟的事物突出的特征。

3、泥塑活動有利于學(xué)生實際操作能力的發(fā)展。在制作粘土活動中，有一種發(fā)展是最為明顯的，那就是實際操作能力超輕粘土用的材料是柔軟的、可變化的、有體積的及適合于立體造型，學(xué)生可以揉成一團(tuán)，搓成長條，分成小塊，粘成整體，還可以揉成任意形狀的物體，由于粘土具有這樣的特性，因此，它特別容易引起學(xué)生的興趣，使之在好動好奇心理的支配學(xué)生逐漸學(xué)會了各種操作技能，在這種情況下，他們自己去動手操作，進(jìn)行有趣的搓、捏等。在這種操作中體驗，捏出圓圓的小鳥頭和尖尖的小嘴，在一端邊捏邊拉出小鳥的身體和尾巴，學(xué)生的操作技能得到了鍛煉和提高，也得到了無窮的樂趣。

二、實事求是的開展課題實踐。

三四年級的孩子們已經(jīng)具備了一定的觀察力和形象記憶力，掌握了捏、揉、搓、拉、壓等在制作粘土活動中的一些基本技法和技巧，能夠用簡單粘土形表達(dá)記憶中的物品。我們主要指導(dǎo)他們在記憶生活的基礎(chǔ)上，有目的的觀察生活形象的細(xì)節(jié)，運用泥形，學(xué)習(xí)使用工具比較細(xì)致的做出各種物品，激發(fā)他們對粘土的更大興趣，進(jìn)一步增強立體表現(xiàn)，習(xí)慣立體思維。在教學(xué)中，不同的學(xué)生發(fā)展存在著很大的差異性，因此我們教師要因材施教、因人施教，在教學(xué)中采用適合學(xué)生的教學(xué)方式，避免用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評價不同的學(xué)生，在學(xué)生面前慎用橫向比較，特別是在評價學(xué)生作品時，更應(yīng)注意對學(xué)生的激勵與鼓勵，幫助學(xué)生建立自信、體驗愉悅。

三、激發(fā)學(xué)生對泥塑活動的興趣。

學(xué)生感興趣時注意力集中，感知力最強，掌握知識技能最快。興趣是孩子認(rèn)識一切事物的前提。兒童并不是被動地接受環(huán)境的刺激，他們有一種不自覺的，由內(nèi)部指引的，創(chuàng)造性的心理狀態(tài)，積極地吸取環(huán)境中的印象和文化模式。根據(jù)這一點，為了引起學(xué)生的興趣，形成主動學(xué)習(xí)泥塑的狀態(tài)，我們積極組織帶領(lǐng)學(xué)生參觀泥塑作品、超輕粘土作品、面塑作品等，學(xué)生被其古樸、豪放的風(fēng)格和中華民族傳統(tǒng)工藝之美所吸引，并激發(fā)起幼兒主動嘗試的欲望。

四、組織學(xué)生欣賞民間藝術(shù)，促進(jìn)學(xué)生泥塑能力提高

民間藝術(shù)的形式種類繁多，形態(tài)豐富多彩，其文化內(nèi)涵深遠(yuǎn)豐富，他們用各種不同的形式述說著各個時期的故事，反映了廣大勞動人民對美好生活的向往。引導(dǎo)孩子欣賞這些作品，它有助于開闊學(xué)生的視野，豐富孩子的文化知識，拓展他們的知識面。開展了捏粘土比賽活動，除了加強練習(xí)學(xué)生捏、粘、卷、揉、搓、團(tuán)、壓等技能外，還有助于解決學(xué)生成長階段注意力不集中，依賴性嚴(yán)重，不愛動腦思考，遇到困難易退縮，動手能力差，肢體不協(xié)調(diào)等諸多問題。經(jīng)過一學(xué)年的學(xué)習(xí)，孩子們在各個方面有了長足的進(jìn)步，對超輕粘土活產(chǎn)生了很大的興趣，常常會主動要求創(chuàng)作。

制作超輕粘土對培養(yǎng)學(xué)生技能技巧，學(xué)生素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生興趣，有其不可替代的獨特作用。教學(xué)方法也是多種多樣，這需要教師去探索、發(fā)掘。讓超輕粘土這一新型材料藝術(shù)在孩子們身上大放異彩，使其真正成為開啟學(xué)生智慧大門的鑰匙。