環(huán)境材料倡導(dǎo)綠色材料技術(shù)，而天然礦物是一類資源豐富、價(jià)格低廉、與環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料。膨潤土、沸石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石等一些天然非金屬礦物還具有凈化環(huán)境和修復(fù)環(huán)境的功能，是理想的環(huán)境材料。


與其他環(huán)境材料相比，非金屬礦物在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用具有以下4個(gè)特點(diǎn)：

（1）應(yīng)用范圍廣，除了“三廢”處理外，還適用于高科技發(fā)展產(chǎn)生的新污染，如各種射線輻射、電磁場、低頻噪聲等；

（2）非金屬礦是自然、天然無機(jī)礦產(chǎn)，具有與天然環(huán)境的共生性和協(xié)調(diào)性，既能治理污染，又能恢復(fù)環(huán)境，回歸自然；

（3）絕大部分非金屬礦在環(huán)保中的應(yīng)用都能循環(huán)利用，不產(chǎn)生二次污染，治污成本低；

（4）非金屬礦具有天然自凈化功能，在一般性環(huán)保技術(shù)不能解決的非點(diǎn)源區(qū)域性污染問題方面能發(fā)揮獨(dú)特的作用，即非金屬礦環(huán)境屬性的地質(zhì)技術(shù)特性，這是物理化學(xué)、生物治污方法所不能比擬的。


因此，研究與開發(fā)“資源型”環(huán)保礦物材料有著廣闊的發(fā)展前景，既可擴(kuò)大礦物資源的綜合利用，又可大幅度地降低環(huán)境污染治理成本，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


1、膨潤土


膨潤土是一種主要由蒙脫石礦物組成的黏土巖，因具有很大的表面積和吸附能力，國內(nèi)外近年來已開展了利用膨潤土處理廢水的各類研究，特別是應(yīng)用于富營養(yǎng)化水體凈化處理的研究更是受到人們的格外關(guān)注。而我國天然膨潤土資源豐富，因此開發(fā)膨潤土和改性膨潤土水處理劑具有廣泛的應(yīng)用前景。


對于有機(jī)污染物來講，有機(jī)膨潤土較其他膨潤土具有更強(qiáng)的吸附能力。國外用季銨鹽改性黏土去除水溶液中馬拉硫磷和丁草胺，其中溴化十四烷基三甲基銨改性膨潤土的效果，對兩種農(nóng)藥的去除率分別為91.5%和73.25%。



改性膨潤土吸附處理是一種很有發(fā)展前景的除磷新方法。胡巧開等采用Al3+改性膨潤土，發(fā)現(xiàn)其對磷有較強(qiáng)的吸附去除作用。對含磷量小于11mg/L的廢水，去除率大于95.5%；吸附處理含磷廢水后的膨潤土，還可以作為農(nóng)用肥料，既能為農(nóng)作物提供磷肥，又能改良土壤，實(shí)現(xiàn)了估計(jì)廢棄物和磷的循環(huán)利用。


2、沸石



沸石是一簇多孔含水的堿或堿土金屬架狀結(jié)構(gòu)鋁硅酸鹽礦物，具有良好的選擇吸附、離子交換及催化等性能，已成為具有重要地位的環(huán)境工程材料之一。



美國、日本都已建造了一定規(guī)模的天然沸石污水處理廠。我國在沸石用于飲用水凈化及工業(yè)污水處理方面取得了很多成果。以煤矸石、高嶺土、膨潤土等為主要原料生產(chǎn)人工合成沸石，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)洗滌劑中的助洗劑三聚磷酸鈉，可大大減少洗滌廢水中殘余磷對生態(tài)環(huán)境的污染。



為進(jìn)一步提高天然沸石的吸附、離子交換等性能，必須對天然沸石進(jìn)行改性或改型處理。天然沸石的改型主要是改變沸石中陽離子類型，以提高其離子交換、吸附等性能。



沸石處理廢水有以下優(yōu)點(diǎn)：

儲(chǔ)量豐富，價(jià)廉易得；

制備方法簡單；

可去除水中無機(jī)的和有機(jī)的污染物；

具有較高的化學(xué)和生物穩(wěn)定性；

容易再生。


3、硅藻土



硅藻土具有獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高，質(zhì)量輕，比表面積大，且具有一定的吸附性。此外，硅藻土表面為大量的硅羥基所覆蓋，并有氫鍵存在。這些-OH基團(tuán)是使硅藻土具有表面活性、吸附性以及酸性的根本原因。



硅藻土所具有的強(qiáng)大的吸附性使得其在污水處理過程中不但能去除顆粒態(tài)和膠體態(tài)的污染物質(zhì)，而且能有效地去除色度和以溶解態(tài)存在的磷和金屬離子等。



但由于我國硅藻土的品位普遍較低，其中硅藻含量偏低，而雜質(zhì)含量較高，其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。為了提高硅藻土污水處理的效果，需對硅藻土原土進(jìn)行提純、活化、擴(kuò)容和改性等處理。



另外，由于硅藻土是一種天然礦物，硅藻土污泥的回收利用空間大，且穩(wěn)定性好，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚砜苫赜玫睫r(nóng)業(yè)、廢水處理或建材等領(lǐng)域。


4、海泡石



海泡石是一種多孔狀富鎂硅酸鹽黏土礦物，價(jià)格低廉，來源廣泛，經(jīng)活化后制得的吸附劑具有高效、可再生的優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的環(huán)境材料。



海泡石同時(shí)存在著位于硅酸鹽“外表面”的硅烷醇基團(tuán)形成的中性吸附位和用低價(jià)金屬離子替代Si4+形成的負(fù)電吸附位，這兩種位置在海泡石上的分布使得它對中性有機(jī)分子或有機(jī)陽離子有很強(qiáng)的吸附能力。海泡石不僅可用來吸附有機(jī)陽離子，近年來也有人嘗試用它來吸附有機(jī)陰離子，并取得了很好的效果。


5、凹凸棒石



凹凸棒石又名坡縷石，是一種鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，由于其本身的特殊結(jié)構(gòu)，凹凸棒石已在建材、采礦、化肥、食品、農(nóng)藥、印染、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，被譽(yù)為“千種用土、萬土”。



我國凹凸棒石黏土具有資源豐富、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，因此凹凸棒石黏土越來越多地作為環(huán)境礦物材料用于各種廢水的吸附處理。



國內(nèi)外不少的研究者對凹凸棒土作為天然廉價(jià)吸附劑在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了有益的探索。凹凸棒土吸附劑應(yīng)用研究范圍已經(jīng)涉及到室內(nèi)空氣和工業(yè)廢氣凈化、印染、皮革、電鍍、鍋鐵等行業(yè)廢水治理，生活污水、污染廢水、綜合廢水的治理。