凹凸棒土的晶体结构(001面投影)

凹土是一种天然的无机纳米材料，单个矿物结构是一种以Si-O八面体为基本晶体单元形成的链状结构的棒束，具有层链状精细规整结构，拥有多孔道形貌和较大的表面积，因此具有良好的吸附性能[6]。在石油、化工、建材、涂料、医药和农业等领域得到了广泛的应用[7]，越来越被关注，且有“千土之王”和“万用之土”的称号[8]。

1.1.2  凹土的物理化学性质

凹土由于其独特的结构，表现出各种优异的物理化学性质。如吸附特性、流变性、可塑性、离子交换能力和化学惰性[3]。

①吸附特性

吸附特性包括化学吸附和物理吸附。化学吸附作用是凹土吸附作用的主要体现，其作用可能基于凹土表面的若干个吸附中心；物理吸附的实质是范德华力的作用，表面积和孔结构是物理吸附作用的重要指标。研究者们发现凹土对下列物质的吸附选择性：水>醇>酸>醛>酮>正烯烃>中性酯>芳香烃>环烷烃>烷烃，直链的烃比支链的烃更容易被吸附[9,10,11,12]。

②流变性

凹土在非常低的浓度下能够形成高粘度的悬浮液，是一种非牛顿流体特性的悬浮液，它的性质与凹土的pH值，浓度以及剪切力有关[9]。

1.2  凹土的改性

目前对于凹土的改性，常见的方法有酸化法、热处理法、偶联剂处理法、阳离子表面活性剂处理法、微波处理法以及超声波分散法等[12]。其中偶联剂处理法可以通过化学反应在凹土表面连接上特定的官能团，提高凹土的分散性、与高分子材料的相容性及吸附性能等性能。

1.3  染料及染料废水简介

染料可以分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种类型，活性染料属于阴离子型中的一种[13]。活性染料的经济性、染料易操作性、湿牢度高等特点使得其在染色中用量增加。但是使用活性染料印染耗水量较大，染料利用率低，从而导致染料废水色度较高，难以处理等问题。活性染料染色废水中有机物的脱色和去除有一定的相关性，所以当前印染废水处理研究的重点是如何有效的解决印染废水的脱色问题[14]。

染料废水是指在染料和颜料的生产过程中排放的污水，我国在染料生产方面是大国，据相关统计，在合成染料的生产和处理过程中，有12%是以废水的形式排出。染料废水的性质也有不同，主要有酸性废水和碱性废水[12]。

染料废水具有水质变化大，色度大、有机物含量高，PH值变化大和水温水量变化大等特点，基于这些特点，主要采用化学法、物理法、生物法以及其联用方法等来对染料废水进行处理[15,16]。

化学法主要有混凝法，化学氧化法，电化学法和光催化氧化法。生物处理法有厌氧处理、好氧处理和厌氧-好氧处理三种[16,17,18,19]。

吸附法是物理法中应用最多的方法，低浓度印染废水的深度处理主要采用吸附法[16]。具有代表性的吸附剂有活性炭[20,21,22]、吸附树脂、活化煤、天然矿物[23,24,25]等，但是这些吸附剂都存在自身的或者外界的一些局限。因此，开发更加高效环保的吸附剂具有深远的意义。凹土是稀有非金属矿产资源，由于其独特的结构(层链状结构的含水富镁铝硅酸盐类粘土矿物) [26,27,28]以及纤维状晶体结构和天然纳米通道，使得其拥有多孔道形貌和较大的表面积，从而具有良好的吸附性能[7]。

1.4  本文的研究内容和目的

凹土(ATP)是一种层链状结构的镁铝硅酸盐粘土矿物，以纤维形态存在于自然界中。在水处理中，ATP被当作环保型低成本的吸附剂。为了增加ATP的选择性和吸附性能，研究者[29,30,31,32]对ATP进行表面改性，引入官能团。经过改性的粉状凹土具有良好的吸附容量和吸附脱色能力，所以在废水处理中拥有很大的应用前景[33,34,35,36]。 氨基硅烷偶联剂(KH-602)改性凹土吸附剂的制备(2):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_58692.html