Actuellement, la pollution environnementale devient un problème de plus en plus grave. La pollution par les métaux lourds dans le sol est devenue un problème mondial. Elle menace gravement la santé humaine et l'équilibre des écosystèmes. En réponse à ce problème, il est nécessaire de rechercher activement des méthodes de traitement efficaces. Bentonite, en tant que minéral argileux naturel, a démontré une capacité d'adsorption unique. Il a montré un potentiel significatif dans la remédiation des sols contaminés par les métaux lourds. En conséquence, bentonite est devenu un matériau clé dans le domaine de la protection de l'environnement.
La situation grave de la pollution par les métaux lourds dans le sol
À quel point le problème actuel de pollution par les métaux lourds dans le sol est-il sérieux ? Une grande quantité de polluants métalliques lourds sont déversés dans l'environnement chaque année. Ces polluants proviennent de la production industrielle et agricole, des décharges de déchets domestiques urbains, de la pollution par le trafic et de l'irrigation par les eaux usées. Les données pertinentes montrent qu'environ 15 000 tonnes de mercure, 5 millions de tonnes de plomb, 15 millions de tonnes de manganèse et 3,4 millions de tonnes de cuivre ont causé de graves problèmes de pollution du sol.
Comment utiliser la bentonite dans la remédiation de la pollution par les métaux lourds dans le sol
Les principaux composants chimiques des bentonites comprennent le dioxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium et l'eau. Elle contient également des éléments tels que le fer, le magnésium, le calcium, le sodium et le potassium. La bentonite possède une structure en couches unique. La couche intermédiaire contient des cations échangeables, tels que les ions calcium et sodium. Cette structure confère aux bentonites une forte capacité d'adsorption et d'échange d'ions. De plus, la bentonite possède de bonnes propriétés physiques et chimiques telles que l'absorption d'eau, le gonflement, l'adhérence, la lubricité et l'activité catalytique.
La capacité d'adsorption de la bentonite dans la remédiation des sols contaminés par les métaux lourds est principalement due à sa structure physique et chimique unique. Les ions métalliques lourds tels que le plomb, le cadmium et le cuivre peuvent être remplacés par des cations entre les couches de bentonite par échange d'ions. Cela leur permet d'être fermement adsorbés sur la bentonite. De plus, il existe de nombreux sites d'adsorption physique et chimique à la surface de la bentonite. Ces sites capturent davantage les ions métalliques lourds et forment des composés stables.
Dans les applications pratiques, la bentonite peut être directement appliquée au sol contaminé. Elle est entièrement mélangée au sol par agitation ou labour. La composante montmorillonite de la bentonite réagit avec les ions métalliques lourds dans le sol. Cette réaction fixe les métaux lourds et réduit leur biodisponibilité, ce qui diminue l'absorption et l'accumulation des métaux lourds par les plantes. Des études ont montré que la bentonite réagit avec les métaux lourds pour produire des substances telles que Pb(NO3)2 et CdCO3. Cela peut faire atteindre le taux de précipitation des métaux lourds à plus de 85%. Ce processus empêche non seulement efficacement les métaux lourds d'entrer dans le corps humain par la chaîne alimentaire, mais réduit également les dommages des métaux lourds à l'écosystème du sol.
Bentonite modifiée peut mieux réparer la pollution par les métaux lourds dans le sol
Pour améliorer encore la performance d'adsorption des bentonites pour les ions métalliques lourds, les scientifiques l'ont modifiée. Les méthodes de modification incluent le traitement acide, la modification organique et l'activation thermique. Le traitement acide augmente la porosité de la bentonite et sa surface spécifique. La modification organique insère de la matière organique dans la couche intermédiaire de bentonite, en élargissant l'espacement entre les couches et en renforçant sa capacité d'adsorption pour les ions métalliques lourds. L'activation thermique modifie la structure cristalline des bentonites par cuisson à haute température, ce qui augmente sa capacité d'adsorption.
Par exemple, après avoir traité la bentonite avec de l'acide chlorhydrique 0,5 mol/L pendant deux heures, sa surface spécifique peut passer de 60 m²/g à 120 m²/g. Ce traitement augmente également l'adsorption des ions plomb de plus de trois fois. Après modification organique avec le CTAB, l'efficacité d'adsorption de la bentonite pour le chrome hexavalent est passée de 40% à 85%. Ces méthodes de modification améliorent non seulement la performance d'adsorption de la bentonite, mais élargissent également son champ d'application. En conséquence, elle devient plus efficace pour traiter différents types de sols contaminés par les métaux lourds.
La structure physique et chimique unique de la bentonite, ainsi que sa forte capacité d'adsorption, ont montré un grand potentiel dans la protection de l'environnement. Par application directe ou modification, la bentonite peut fixer efficacement les ions métalliques lourds dans le sol. Cela réduit leur biodisponibilité, protégeant ainsi la santé humaine et l'équilibre de l'écosystème.
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