凹凸棒土（AT），由于其来源广泛、成本低廉、性质稳定、再生性好等特点，是一种 较为理想的吸附载体。但天然采取的凹凸棒石原土往往过于粗糙，各项性能指标难以满足 实际应用过程的需要，因此要对凹凸棒土进行改性处理，以提高其吸附能力等理化性质。 常用的改性方法有：酸改性、热改性、无机盐改性、超声波改性、季铵盐有机改性等。

2    凹凸棒土简介

凹凸棒土（Attapulgite）又坡缕缟石（Palygorskite），矿物学上属海泡石族，是 19  世纪

中期俄国学者隆科钦科夫发现的一种天然非金属含水铝硅酸盐矿物，具特别的 2:1 层链状 结构。不同地域存在不同的凹凸棒土变种，其晶体结构及理化性质存在较大差异。目前广 泛认可的是 BradLey 1980 年提出的典型晶体模型【1】（如图 1 所示）。

图 1 凹凸棒土（坡缕缟石）晶体结构图，[001]面投影，（据  BradLey  修改，1980）

凹凸棒土的理论化学式为【Mg8Si5O20(OH)2(OH2)4·4H2O】，在不同介质中其吸附能力 有明显差异，水中的吸附力最大。此外，AT 本身作为一种纳米材料，可以作为絮凝剂，助 凝水中颗粒物质，还可以去除水中的有机物、有色染料、阴离子、重金属等，具备很强的 应用潜力。本实验采取的凹凸棒土取自江苏省盱眙市，其天然成分如表 1【2】。

表 1 江苏省盱眙市天然凹土化学成分

3 凹凸棒土常见改性方法

3。1 热改性

凹凸棒土的热改性又称热活化，由于凹凸棒土特殊的 2:1 链状结构，硅氧四面体夹 1 层镁铝氧八面体，硅氧四面体条带间形成的链平行通道充满水分子，因此，对凹凸棒土进 行加热处理可以去除晶体中各种状态的水分子，使得晶体内部变得更加疏松，从而增加比 表面积，增强吸附力。天然凹土的比表面积约为 140-210m2/g，加热处理后，比表面积可最 大增加至 300m2/g 以上。在一定温度范围内,凹凸棒土的比表面积随着焙烧温度的增高而 增加。当温度升高到一定程度，如焙烧超过 600℃时，比表面积就会出现下降趋势，这可 能是因为温度过高，凹凸棒土失去部分结构水或羟基脱出引起孔洞塌陷、纤维束堆积，针 状纤维束紧密烧结在一起，孔隙容积和比表面积减小,致使吸附能力减弱【3】。文献综述

实验室的热活化，一般常采用马弗炉 250℃-400℃高温加热处理，不宜超过 500℃，处 理时间一般为 3h 左右。

3。2 酸改性

对凹凸棒土进行酸化改性也是凹土常用的改性方法之一，采用的酸多为盐酸、硫酸、 硝酸。具体机理为：凹凸棒土晶体内部存在大量的八面体与四面体，当使用一定浓度的酸 进行处理后，致使一定数量的八面体和四面体部分溶解，剩下的未溶八面体支撑晶体内部 结构，从而扩化内部孔道，增加比表面积。此外，凹凸棒土中存在碳酸盐等杂质，用酸可 以溶解去除这一部分的杂质，疏通内部孔道；另一方面，凹凸棒土具阳离子可交换性，酸 中分子半径较小的 H+可以置换出其中大半径的 Na+、K+、Ca2+、Mg2+等，使得孔容积增大。 一般来说，利用酸改性，凹凸棒土的比表面积会随着酸含量的增加、改性时间的延长而增

撑引起结构塌陷，会引起比表面积下降【3】。还有研究表明，除了酸处理的浓度，酸处理的 时间也影响凹土的结构。凹凸棒土的比表面积随着酸处理时间的增加而增加，但是，过长 时间的酸处理会导致四面体-八面体-四面体结构的坍塌【4】。Barrios 等【5】认为原因是酸浓度 过高使凹凸棒土新产生的孔隙被杂质所封闭，导致比表面积减小。