Derzeit wird Umweltverschmutzung zu einem immer ernster werdenden Problem. Schwermetallbelastung im Boden ist zu einem globalen Problem geworden. Es bedroht ernsthaft die menschliche Gesundheit und das Gleichgewicht der Ökosysteme. Als Reaktion auf dieses Problem ist es notwendig, aktiv nach wirksamen Behandlungsmethoden zu suchen. Bentonit, als natürliches Tonmineral hat eine einzigartige Adsorptionskapazität gezeigt. Es hat erhebliches Potenzial bei der Sanierung von mit Schwermetallen belasteten Böden. Daher Bentonit ist zu einem Schlüsselmaterial im Bereich des Umweltschutzes geworden.
Die schwere Situation der Schwermetallverschmutzung im Boden
Wie ernst ist das aktuelle Problem der Schwermetallverschmutzung im Boden? Jährlich werden große Mengen an Schwermetallverschmutzungen in die Umwelt freigesetzt. Diese Schadstoffe stammen aus industrieller und landwirtschaftlicher Produktion, urbanen Haushaltsabfällen, Verkehrsverschmutzung und Abwassereinspritzung. Relevante Daten zeigen, dass etwa 15.000 Tonnen Quecksilber, 5 Millionen Tonnen Blei, 15 Millionen Tonnen Mangan und 3,4 Millionen Tonnen Kupfer ernsthafte Bodenverschmutzungsprobleme verursacht haben.
Wie man Bentonit bei der Sanierung von Schwermetallbelastungen im Boden einsetzt
Die Hauptbestandteile von Bentoniten sind Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Wasser. Es enthält auch Elemente wie Eisen, Magnesium, Calcium, Natrium und Kalium. Bentonit besitzt eine einzigartige geschichtete Struktur. Zwischen den Schichten befinden sich austauschbare Kationen, wie Calcium- und Natriumionen. Diese Struktur verleiht Bentoniten eine starke Adsorptions- und Ionenaustauschfähigkeit. Außerdem besitzt Bentonit gute physikalisch-chemische Eigenschaften wie Wasseraufnahme, Quellen, Haftung, Schmierfähigkeit und katalytische Aktivität.
Die Adsorptionsfähigkeit von Bentonit bei der Sanierung von mit Schwermetallen belasteten Böden beruht hauptsächlich auf seiner einzigartigen physikalisch-chemischen Struktur. Schwermetallionen wie Blei, Cadmium und Kupfer können durch Ionenaustausch zwischen den Bentonitschichten ersetzt werden. Dadurch werden sie fest auf Bentonit adsorbiert. Zusätzlich gibt es zahlreiche physikalisch-chemische Adsorptionsstellen auf der Oberfläche von Bentonit. Diese Stellen fangen Schwermetallionen weiter ein und bilden stabile Verbindungen.
In der Praxis können Bentonite direkt auf kontaminierten Boden aufgebracht werden. Es wird vollständig durch Rühren oder Umgraben mit dem Boden vermischt. Die Montmorillonit-Komponente im Bentonit reagiert mit Schwermetallionen im Boden. Diese Reaktion fixiert die Schwermetalle und verringert ihre Bioverfügbarkeit, wodurch die Aufnahme und Anreicherung von Schwermetallen durch Pflanzen reduziert wird. Studien haben gezeigt, dass Bentonit mit Schwermetallen reagiert und Substanzen wie Pb(NO3)2 und CdCO3 bildet. Dies kann dazu führen, dass die Ablagerungsrate der Schwermetalle mehr als 85 % erreicht. Dieser Prozess verhindert nicht nur effektiv, dass Schwermetalle durch die Nahrungskette in den menschlichen Körper gelangen, sondern reduziert auch die Schäden der Schwermetalle am Bodensystem.
Modifizierter Bentonit kann die Sanierung von Schwermetallverschmutzungen im Boden besser unterstützen
Um die Adsorptionsleistung von Bentoniten für Schwermetallionen weiter zu verbessern, haben Wissenschaftler sie modifiziert. Die Modifikationsmethoden umfassen Säurebehandlung, organische Modifikation und thermische Aktivierung. Die Säurebehandlung erhöht die Porosität des Bentonits und seine spezifische Oberfläche. Die organische Modifikation fügt organisches Material in die Zwischenlage ein, Bentonit, erweitert den Zwischenlagerspalt und verbessert seine Adsorptionskapazität für Schwermetallionen. Die thermische Aktivierung verändert die Kristallstruktur des Bentonits durch Hochtemperatur-Ofenbehandlung, was seine Adsorptionsfähigkeit erhöht.
Zum Beispiel kann die spezifische Oberfläche eines Bentonits nach Behandlung mit 0,5 mol/l Salzsäure für zwei Stunden von 60 m²/g auf 120 m²/g steigen. Diese Behandlung erhöht auch die Adsorption von Bleiionen um mehr als das Dreifache. Nach organischer Modifikation mit CTAB stieg die Adsorptionsleistung von Bentonit für hexavalentes Chrom von 40 auf 85.1. Diese Modifikationsmethoden verbessern nicht nur die Adsorptionsleistung von Bentonit, sondern erweitern auch seinen Anwendungsbereich. Dadurch wird es effektiver bei der Behandlung verschiedener mit Schwermetallen belasteter Böden.
Die einzigartige physikalisch-chemische Struktur von Bentonit sowie seine starke Adsorptionsfähigkeit haben großes Potenzial im Umweltschutz gezeigt. Durch direkte Anwendung oder Modifikation kann Bentonit Schwermetallionen im Boden effektiv fixieren. Dies verringert ihre Bioverfügbarkeit und schützt so die menschliche Gesundheit und das Gleichgewicht des Ökosystems.
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