静态吸附实验：称取一定量改性后的膨润土置于250 mL具塞锥形瓶中，注入50 mL待处理染化废水，混合均匀后测定并调节pH值，在HY—4/KS型调速多用振荡器中以180 r/min振荡吸附一定时间，静置，取上清液测有关水质指标。
1.3　分析测试
1)化学成分的测定：取吸附剂少许，置于已喷金的小铜片上，于与JSM—6300扫描电镜联结的X射线能谱仪上测定化学成分。X射线能谱仪工作条件：20.0 kV电压，100×10－12A电流，15.0 mm工作距离，0°倾斜角度。
2)扫描电镜实验：取吸附剂少许，置于已喷金的小铜片上，于JSM—6300扫描电镜上观察改性前后膨润土的微观形貌，拍摄电镜图片。
3)比表面积测定：称取定量吸附剂，在JB—1型比表面测定仪上利用N2吸附法测定样品的比表面积。BET公式计算。
4)差热曲线(DTA)的测定：取吸附剂少量，于DTA—1700型差热分析仪中测定DTA曲线。差热分析仪升温速率为20 ℃/min，以Al2O3为参比物。
5)废水指标测定：标准重铬酸钾法测定废水COD值；目视稀释倍数法测定色度〔5〕。

2　结果与讨论

2.1　高温焙烧法活化膨润土
　　为探索温度对膨润土结构及吸附性能的影响，通过高温焙烧改性实验以及差热分析、比表面测定、扫描电镜实验对高温焙烧改性机理进行了研究。结果表明，当膨润土焙烧温度低于450℃时，染化废水COD去除率随着焙烧温度的上升而增加得较快，当焙烧温度达450℃时，COD和色度的去除效果最佳，此时，经改性膨润土处理后的染化废水COD由原来的477 mg/L降至83 mg/L，去除率达82%，脱色率达97%，当温度超过450℃时，废水COD随温度的继续增加而逐渐下降，脱色率趋于稳定。我们还发现，时间越长，处理效果并不见得越好。这是因为当在适当温度下焙烧一定时间后，膨润土的表面水及空隙中的一些杂质已基本除去，空隙率和比表面积已不随高温处理时间延长而增大，而温度过高或焙烧时间过长，易导致膨润土卷边片状结构烧结、堆积，反而降低了孔隙率和孔径，且增加了处理成本，因此，选择焙烧时间2h较为合适。
　　几种焙烧前后膨润土的比表面，对比数据见表2。由表2可见，不同温度下焙烧膨润土具有不同的比面积，它们的比表面积随着焙烧温度的增加而增大。450 ℃焙烧膨润土的比表面积可达120.24 m2/g；当温度超过600 ℃时，比表面积逐渐呈下降趋势。以上结果很可能是由于温度的升高，吸附剂结构中的沸石水和结晶水析出，表面积增大，提高了吸附质所能进入的自由位置的数目。当温度超过600 ℃时，由于晶体摺曲，使可以进入的表面积急剧降低。

表2　焙烧前后膨润土的比表面积对比数据m2/g

　　从图1膨润土的DTA曲线热分析图可见，膨润土除163.5 ℃是脱除层间吸附水的吸热峰外，几乎没有其它的吸热和放热峰。一般认为膨润土在163.5～360 ℃范围内主要是缓慢地脱除表面羟基，结构不发生变化。

　　高温焙烧前后膨润土的扫描电镜图见图2。在扫描电镜下可观察到膨润土原土和450 ℃焙烧土均呈现出卷边结构的板状体，这些板状体构成许多小孔隙，它们为膨润土吸附水体中污染物提供了有利的通道和空隙，450 ℃焙烧土的孔结构比原土更显得疏松多孔，而600 ℃焙烧土卷边结构消失，电镜图中只能观察到团状颗粒结构。

　　通过以上实验，可对膨润土的高温焙烧改性机理作以下推断：在不同温度下焙烧天然膨润土，可以先后失去表面水、水化水和结构骨架中的结合水，减小水膜对有机物污染物质的吸附阻力，使膨润土的吸附性能发生变化，超过500 ℃时，将逐渐失去水化水和结构骨架中的结合水，OH－结构骨架破裂，层间的阳离子缩合到结构骨架上，完全丧失了离子交换的性能，其独特的卷边片状物也剥落，有利吸附的构造遭到破坏，但DTA曲线并不能反映出这点。而450 ℃时焙烧膨润土既驱除了结构通道中的表面水，又不致破坏结构骨架和卷边构造，提高了吸附性能。
2.2　酸溶液活化膨润土
　　以下通过选择合适的酸改性剂，及对酸改性温度、时间、浓度等因素与处理效果的关系的讨论，结合比表面测定、扫描电镜图、化学成分测定等，分析了酸改性膨润土的机理。结果表明，经酸改性的膨润土的吸附性能比原土均有提高，采用盐酸改性的吸附剂不如用硫酸改性效果好；在一定温度范围内，酸改性温度对吸附剂处理废水效果影响不大；在一定范围内，随着酸浓度的增大，处理后的膨润土对废水COD和色度去除率增强，当酸度达0.5 mol/L后吸附能力随酸度增大基本无变化。经0.5 mol/L H2SO4在60 ℃下处理3 h后的膨润土对废水COD去除率为40%～45%，脱色率可达94%。
　　测定不同酸浓度改性膨润土的比表面数据见表3。由比表面积测定数据可见，经酸改性膨润土的比表面积比原土有所增大，并随着酸浓度的增加而增大。从以上吸附实验说明，膨润土对染化废水中有机污染物的吸附作用并不仅仅是表面吸附，还有可能同时存在离子交换吸附和化学吸附。
　　经酸改性的膨润土扫描电镜图见图2。经酸处理的膨润土与原土相比，孔道和孔隙结构有所改善，原土较为致密的片状板层堆积结构变得疏松，孔道扩大，有利于污染物分子的进入并进行有效的吸附。

表3　酸改性前后膨润土的比表面积对比数据m2/g

表4　酸改性前后膨润土金属元素含量%

　　通过电子能谱仪元素组分测定，我们可以看出，经酸处理过的膨润土与原土相比，Mg、Al、K、Fe、Ca的含量均有所减少。这很可能是因为酸中的H＋取代了膨润土层间K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋或Fe2＋等阳离子所致。