朱穎燦，張祖華，劉 意，鄧毓琳

(1.南昆士蘭大學(xué)健康、工程與科學(xué)學(xué)院，昆士蘭州圖文巴 4350；2.湖南大學(xué)土木工程學(xué)院綠色先進(jìn)土木工程 材料及應(yīng)用技術(shù)湖南省重點(diǎn)實驗室，長沙 410082；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)材料與化學(xué)學(xué)院，武漢 430074)

0 引 言

地質(zhì)聚合物是一類在常溫或者高溫環(huán)境下通過化學(xué)激發(fā)活性鋁硅酸鹽原材料而獲得的非傳統(tǒng)膠凝材料。常用激發(fā)劑包括苛性堿和硅酸鹽溶液，如氫氧化鈉/鉀和硅酸鈉/鉀。原材料根據(jù)鈣含量可分為高鈣、低鈣和無鈣三大類，常見高鈣原材料包括礦渣、鋼渣等鈣含量高的冶金渣體，低鈣原材料有粉煤灰、赤泥、低鈣冶金渣等，無鈣原材料主要是偏高嶺土和活化煤矸石等燒粘土類物質(zhì)。由于激發(fā)劑和原材料的不同，地質(zhì)聚合反應(yīng)(Geopolymerization)過程和產(chǎn)物差異很大，從而表現(xiàn)出宏觀性質(zhì)的差異。高鈣原材料激發(fā)產(chǎn)物通常是水化含鋁硅酸鈣凝膠(C-(A)-S-H)，而無鈣原材料激發(fā)產(chǎn)物通常為含堿的鋁硅酸鹽凝膠(M-A-S-(H)，M=Na、K等)[1]。在分子結(jié)構(gòu)上M-A-S-(H)凝膠的Si、Al的聚合度高且形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，早期大量研究表明，這種產(chǎn)物具有類沸石結(jié)構(gòu)[2]。圖1示意了無鈣體系地質(zhì)聚合反應(yīng)過程和不同階段的結(jié)構(gòu)變化：階段Ⅰ,鋁硅酸鹽礦物在氫氧化物或含有可溶性硅酸鹽的堿性溶液中溶解，產(chǎn)生硅氧四面體[SiO4]和鋁氧四面體[AlO4]單體；階段Ⅱ,液相中濃度不斷提高的[SiO4]、[AlO4]聚合成低聚體；階段Ⅲ,低聚體進(jìn)一步聚合成無定形膠凝材料或直接結(jié)晶形成晶體結(jié)構(gòu)(往往是沸石結(jié)構(gòu))，其中無定形膠凝材料在特定條件下(如高溫高濕)也可以進(jìn)一步晶化。

圖1 鋁硅酸鹽的地質(zhì)聚合反應(yīng)模型：鋁硅酸鹽指活性富硅鋁原材料，如偏高嶺土和粉煤灰中玻璃體；M+指堿金屬離子，如指激發(fā)劑中的可溶性硅酸鹽[3]Fig.1 Geopolymerization model of aluminosilicate. Aluminosilicate refers to reactive Si-and-Al-rich raw materials,such as metakaolin and the glassy phase in fly ash; M+ refers to alkali cations, such as Na+ and K+; means dissolved silicate in activator solution[3]

地質(zhì)聚合物性能和原材料種類及反應(yīng)條件密切相關(guān)。以堿激發(fā)礦渣及礦渣-粉煤灰復(fù)合體系為代表的高鈣地質(zhì)聚合物具有高膠凝性，能替代傳統(tǒng)硅酸鹽水泥用于制備地質(zhì)聚合物混凝土，如2015年建成的澳大利亞昆士蘭州Wellcamp機(jī)場使用了約24 000 m3地質(zhì)聚合物混凝土，其高抗?jié)B耐腐蝕性能賦予了混凝土在高腐蝕環(huán)境下應(yīng)用的優(yōu)勢，2000年由我國蘇州混凝土水泥制品研究院開發(fā)的堿礦渣-粉煤灰混凝土管道成功用于排污工程，長期服役性能良好。以堿激發(fā)偏高嶺土體系為代表的無鈣或復(fù)合低鈣地質(zhì)聚合物具有強(qiáng)度發(fā)展快、抗高溫性能好等特點(diǎn)，在海工混凝土防腐涂層[4-6]、鋼筋防火[7-8]等方面具有應(yīng)用前景。此外，無鈣或低鈣地質(zhì)聚合物具有沸石前驅(qū)體特性，甚至在一定的條件下可原位形成沸石或分子篩[9-10]，利用地質(zhì)聚合物這種(類)沸石結(jié)構(gòu)的離子交換能力來吸附處理含重金屬、氨氮或放射性同位素的廢水具有工業(yè)化應(yīng)用前景。

處理廢水的主要方法有化學(xué)沉淀法、電解法、離子交換法、膜分離法、吸附法、生物修復(fù)法等[11]，其中，吸附法成本低、效率高、節(jié)能環(huán)保，是目前應(yīng)用最為廣泛的含重金屬、氨氮等廢水處理技術(shù)。沸石類吸附劑因結(jié)構(gòu)中存在大量的空洞和孔道，且鋁硅酸鹽骨架中起電離平衡作用的陽離子不穩(wěn)定，故而具有吸附和離子交換作用。地質(zhì)聚合物的類沸石結(jié)構(gòu)在水溶液中的穩(wěn)定性好，具有與合成沸石類似的優(yōu)異吸附性能。與傳統(tǒng)的沸石合成工藝相比，地質(zhì)聚合物的合成過程簡單，合成條件相對較易，無需大量的堿液作溶劑，降低了二次污染物排放，這些優(yōu)勢使地質(zhì)聚合物基吸附材料在過去的10年中獲得了廣泛關(guān)注。本文綜述了地質(zhì)聚合物基吸附材料制備方法，總結(jié)了不同形態(tài)的產(chǎn)物在廢水處理中的應(yīng)用研究，闡述了這類吸附材料的吸附機(jī)理，指出作為一類新的廢水處理用無機(jī)吸附材料，未來研究應(yīng)關(guān)注地質(zhì)聚合物制備工藝的優(yōu)化，同時應(yīng)考慮避免原材料及吸附后材料可能帶來的二次污染問題。

1 地質(zhì)聚合物基吸附材料的制備方法

1.1 凝膠法

凝膠法是指將活性鋁硅酸鹽原材料與激發(fā)劑充分拌合，在常溫或者稍高溫度條件下固化，得到的膠凝材料即為地質(zhì)聚合物基吸附材料。常見工藝是將 NaOH加入工業(yè)硅酸鈉中，得到低模數(shù)的硅酸鈉激發(fā)劑，再與偏高嶺土和水充分?jǐn)嚢?，注入模具，在室溫?0 ℃下反應(yīng)，固化體經(jīng)磨細(xì)、洗滌和干燥，即可得到地質(zhì)聚合物基吸附材料粉體，這些粉體對多種重金屬離子具有良好的吸附性能[12-13]。圖2顯示了NaOH溶液激發(fā)偏高嶺土在40 ℃下養(yǎng)護(hù)54 h形成的地質(zhì)聚合物微觀結(jié)構(gòu)及礦物分析，圖中圓圈和箭頭所指產(chǎn)物的形態(tài)類似A型沸石晶體。養(yǎng)護(hù)54 h即可形成大量A型沸石，隨養(yǎng)護(hù)時間延長，結(jié)晶程度提高[14]。

此外，偏高嶺土地質(zhì)聚合物無機(jī)膜[15]，粉煤灰基地質(zhì)聚合物粉末[16-18]，偏高嶺土-礦渣復(fù)合體系,以及赤泥等地質(zhì)聚合物粉體[19-20]均可采用這種方法制備，產(chǎn)物對重金屬離子均顯示出良好的吸附效果。通過NaOH和硅酸鈉混合溶液激發(fā)高鈣低鋁的堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼爐渣制備的漿體在室溫下(25 ℃)固化3 d，硬化體經(jīng)破碎(至0.1 mm粒徑)、酸洗和干燥，所得粉體對廢水中的Ni2+、Zn2+有優(yōu)異的去除能力，說明以硅酸鈣為主的地質(zhì)聚合物膠凝材料同樣具有吸附功能[21-22]。

圖2 40 ℃下10 mol/L NaOH溶液激發(fā)的偏高嶺土地質(zhì)聚合物微觀結(jié)構(gòu)及礦物分析[14]Fig.2 Microstructure and mineral analysis of the surface of geopolymerization products at 40 ℃, 10 mol/L NaOH solution[14]

圖3 藻酸鈣殼聚糖雜化偏高嶺土基地質(zhì)聚合物吸附球體及其表面結(jié)構(gòu)特征[25]Fig.3 A Ca-alginate chitosan hybrid metakaolin-based geopolymer absorbent sphere and its surface structure characteristics[25]

1.2 水熱法

水熱法是指地質(zhì)聚合物漿體的原位水熱處理(塑性階段)或者硬化漿體后水熱處理的工藝。將塑性地質(zhì)聚合物漿體用注射器在80 ℃水浴下連續(xù)注入某一介質(zhì)中(如聚乙二醇、堿溶液等)，純的漿體密度較大，可沉入容器底部，若漿體中引入發(fā)泡劑，低密度的漿體以球狀懸浮并分散于介質(zhì)中，這些漿體固化后經(jīng)洗滌干燥可獲得球形地質(zhì)聚合物基吸附材料[23-24]。圖3是原位水熱法制備的海藻酸鈣殼聚糖雜化處理的高嶺土基地質(zhì)聚合物吸附球體及其表面結(jié)構(gòu)特征，通過雜化處理，可以極大地提高該球體的吸附性能[25]。此外，將硬化的地質(zhì)聚合物在60～100 ℃的水熱條件下處理，可進(jìn)一步提高沸石結(jié)晶度和含量，從而根據(jù)需求設(shè)計成型工藝得到不同形狀的大體積沸石吸附材料[26]。地質(zhì)聚合物吸附材料的水熱制備溫度一般較低，原料的反應(yīng)程度也較低，因此，鋁硅酸鹽原材料很難完全轉(zhuǎn)化為地質(zhì)聚合物凝膠體(M-A-S-(H))或者轉(zhuǎn)化為沸石晶體。

1.3 焙燒法

焙燒法同沸石制備工藝中的焙燒法類似，將活性鋁硅質(zhì)原材料(如粉煤灰)與固體氫氧化鈉混合，在200～600 ℃下焙燒(高溫處理)不同時間，冷卻后得到高活性的熔融前驅(qū)體，經(jīng)過粉磨得到預(yù)反應(yīng)粉體，這種預(yù)反應(yīng)粉體(前驅(qū)體)在常溫下即可水化，水化產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥即得到地質(zhì)聚合物基吸附材料。研究發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)體水化產(chǎn)物結(jié)晶度低，無定形性質(zhì)明顯，是典型的地質(zhì)聚合物。以粉煤灰為原材料，其較優(yōu)的焙燒溫度范圍為250～350 ℃。焙燒法制得的地質(zhì)聚合物基吸附材料比表面積大、堿性高，具有突出的有機(jī)物吸附、重金屬吸附能力，對染料廢水的有機(jī)污染物去除效果高于天然沸石吸附劑[27-29]。以高嶺土為原材料，通過焙燒法制得的地質(zhì)聚合物基吸附劑還顯示出吸附硬水中的Ca2+和Mg2+的能力，具有軟化水體的功能[30]。

2 地質(zhì)聚合物基吸附材料的形態(tài)及其對吸附性能的影響

2.1 粉末吸附材料

圖4 硅酸鈉激發(fā)粉煤灰長時間高溫密閉養(yǎng)護(hù)形成的地質(zhì)聚合物的SEM照片[31]Fig.4 SEM images of geopolymer obtained from fly ash activated with sodium silicate after a long airtight curing at high temperature[31]

利用天然沸石或化學(xué)試劑對地質(zhì)聚合物改性可進(jìn)一步提高其吸附能力，如在偏高嶺土地質(zhì)聚合物基吸附材料中添加少量沸石凝灰?guī)r能提高對Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+的吸附能力[34-36]，含有少量沸石的粉煤灰基地質(zhì)聚合物基吸附材料具有較高的Cd2+吸附能力(吸附量為26 mg/g)[29]，其原因可能在于沸石晶體在地質(zhì)聚合物反應(yīng)過程中起到了成核位點(diǎn)的作用，提高了膠凝材料的生成量，增大了表面積。但需注意，大量使用天然沸石并不能提高產(chǎn)物的吸附能力，因為天然沸石只是作為一種惰性填料，且被產(chǎn)物所覆蓋，并沒有發(fā)揮沸石的離子交換作用[37]。

盡管粉末形態(tài)的吸附材料不利于進(jìn)行連續(xù)處理和回收，但地質(zhì)聚合物基吸附材料的低成本和高效脫氮的能力，特別是可再生性(利用NaCl和NaOH的混合溶液再生處理[18])使其在廢水處理和垃圾填埋滲透液處理上具有較好前景。

圖5 硅酸鈉激發(fā)粉煤灰制備的地質(zhì)聚合物及其在1 mol/L NaOH溶液中水熱處理形成的沸石晶體的微觀結(jié)構(gòu)[16]Fig.5 Microstructure of geopolymer products of fly ash activated with sodium silicate and the zeolite crystal formed by hydrothermal treatment with 1 mol/L NaOH solution[16]

2.2 多孔吸附材料

地質(zhì)聚合物塑性漿體經(jīng)發(fā)泡造孔，可顯著增加其比表面積，從而提高對有害離子的吸附效率，這種多孔吸附材料具有自支撐功能和造型可控的特點(diǎn)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。發(fā)泡造孔有物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡兩種方法，圖6顯示了物理發(fā)泡法制備的粉煤灰地質(zhì)聚合物和粉煤灰-礦渣復(fù)合地質(zhì)聚合物基多孔吸附材料的微觀結(jié)構(gòu)。其基本工藝是在攪拌均勻的粉煤灰地質(zhì)聚合物漿體中引入適量(1%～5%)泡沫，發(fā)泡的漿體注入模具硬化，所需吸附材料的造型可由模具控制。硬化后的地質(zhì)聚合物可在低濃度堿液中進(jìn)一步晶化，如此可在孔洞中形成結(jié)晶良好的沸石顆粒，結(jié)晶程度的提高往往能提升吸附效率和吸附選擇性,但摻入礦渣的地質(zhì)聚合物因形成C-A-S-H凝膠而難以進(jìn)一步晶化[26]。

圖6 粉煤灰基地質(zhì)聚合物發(fā)泡吸附材料：(a)100%粉煤灰基地質(zhì)聚合物，(b)～(d)1 mol/L NaOH水熱處理的地質(zhì)聚合物及其孔中沸石晶粒和孔壁結(jié)構(gòu)；(e)80%粉煤灰-20%礦渣基地質(zhì)聚合物，(f)～(h)1 mol/L NaOH水熱處理的地質(zhì)聚合物及其孔中沸石晶粒和孔壁結(jié)構(gòu) [26]Fig.6 Fly ash-based geopolymer foam adsorbents: (a) geopolymer from 100% fly ash, (b)-(d) geopolymer, zeolite crystal andpore wall structure formed by hydrothermal treatment of the geopolymer with 1 mol/L NaOH solution; (e) geopolymer productsfrom 80% fly ash-20% slag, (f)-(h) geopolymer, zeolite crystal and pore wall structure formed by hydrothermal treatment of thegeopolymer with 1 mol/L NaOH solution [26]

圖7示意了典型的化學(xué)發(fā)泡法制備粉煤灰地質(zhì)聚合物基吸附材料的過程，向攪拌好的漿體中加入少量發(fā)泡劑(如鋁粉)攪拌均勻，在較高溫度下養(yǎng)護(hù)，發(fā)泡劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體使得漿體膨脹，形成大量均勻細(xì)孔，硬化后即得到多孔的吸附材料，其比表面積可達(dá)50 m2/g，滲透性好[38]。表1列出了這種多孔地質(zhì)聚合物與天然沸石和人工沸石的吸附量，由表可知，地質(zhì)聚合物基吸附材料吸附能力優(yōu)于天然沸石，與水熱法制備的人工沸石相當(dāng)。這類多孔地質(zhì)聚合物具有一定強(qiáng)度，能在廢水處理操作過程中承受機(jī)械作用而保持完整。在偏高嶺土地質(zhì)聚合物漿體中加入十二烷基硫酸鈉和雙氧水作為發(fā)泡劑，采用懸浮水熱法制備的球形吸附劑，其比表面積達(dá)54 m2/g，顯著高于同配方條件下的粉末吸附劑(比表面積增大約4倍)，對Cu2+和Pb2+的吸附量分別達(dá)到53 mg/g和132 mg/g[12]。同樣使用十二烷基硫酸鈉發(fā)泡劑，在Na∶Al=1條件下制得的偏高嶺土地質(zhì)聚合物基多孔球形吸附劑對Cu2+、Pb2+和Ca2+的吸附量分別為36 mg/g、45 mg/g和25 mg/g。這些研究結(jié)果都顯示出多孔吸附劑良好的金屬離子吸附效率和應(yīng)用可能性[39]。

圖7 一種多孔的地質(zhì)聚合物基吸附材料的制備工藝示意圖[38]Fig.7 Schematic diagram of preparation process of a porous geopolymers-based adsorbent[38]

表1 不同沸石質(zhì)吸附劑吸附能力比較[16]Table 1 Comparison of adsorption capacities between various zeolitic adsorbents[16]

2.3 膜型吸附材料

制備膜型的地質(zhì)聚合物吸附材料思路與陶瓷膜分子篩類似，目的使吸附材料獲得自支撐功能，但與后者不同的是制備過程中僅需膠凝固化，無需高溫?zé)Y(jié)。另外，地質(zhì)聚合物的納米孔道結(jié)構(gòu)使其可以成為理想的過濾膜材料，如偏高嶺土地質(zhì)聚合物的主要孔徑在10～100 nm之間，這種形態(tài)的吸附材料對某些污染物去除存在選擇性，有望用于膜法水處理。

硅酸鈉激發(fā)偏高嶺土制備的地質(zhì)聚合物基膜吸附材料可以有效處理重金屬離子Ni2+廢水，當(dāng)Ni2+初始濃度為450 mg/L時，吸附量可達(dá)44 mg/g[14]。同樣以偏高嶺土和水玻璃制備的自支撐無機(jī)膜，孔徑大小為20～100 nm，對納米Al2O3的截留率可達(dá)到100%。通過控制膜的滲透壓力和膜厚可以調(diào)節(jié)膜的水通量從100～140 kg/(m2·h)降低到30～60 kg/(m2·h)[40]。無機(jī)膜的寬孔結(jié)構(gòu)保證了重金屬離子的吸附效果和對污水的截留，伴隨著離子的吸附和交換，同時對廢水中的微量雜質(zhì)還有吸附和篩分作用。

3 吸附性能影響因素及吸附機(jī)理

3.1 吸附性能影響因素

3.1.1 pH值

廢液中的pH值影響離子的種類和吸附材料的表面性質(zhì)，在低pH值條件下，溶液中大量存在的H3O+，與目標(biāo)去除的陽離子存在競爭吸附關(guān)系，此時地質(zhì)聚合物的吸附效率較低。隨著pH值的升高，溶液中H3O+逐漸降低，由于H3O+的競爭吸附減弱，吸附材料對重金屬的吸附量將明顯增加。地質(zhì)聚合物吸附劑中Pb2+的吸附主要發(fā)生在初始pH值在3～6之間，此時溶液中主要賦存的是Pb2+形態(tài)[16]。

地質(zhì)聚合物基吸附材料對重金屬離子的吸附去除作用還需考慮溶液達(dá)平衡時的pH值。粉煤灰制備的地質(zhì)聚合物對Pb2+的最佳吸附pH值為5[41]。偏高嶺土和高爐礦渣基地質(zhì)聚合物去除Ni2+的最佳pH值為6，達(dá)到平衡時pH值為8，此時地質(zhì)聚合物對Ni2+的去除作用不僅是吸附，還有Ni2+的沉淀作用。此外，溶液中的As3+在pH<7時的存在形式主要為H3AsO3，偏高嶺土基地質(zhì)聚合物在整個pH值范圍內(nèi)對As3+的去除效率均<15%[18]。

3.1.2 吸附時間

圖8 吸附時間和初始離子濃度對Pb2+在粉煤灰(FA)、地質(zhì)聚合物(GEO)及其晶化后得到的八面沸石(FAU)的吸附影響[16]Fig.8 Effects of adsorption time and initial concentration on adsorption capacity on Pb2+with fly ash (FA), geopolymer (GEO) and faujasite (FAU)[16]

3.1.3 溫度

大量熱力學(xué)研究表明，不同種類的地質(zhì)聚合物對重金屬離子(如Pb2+、Cu2+、Co2+和Mn2+等)的吸附均為吸熱反應(yīng)[16, 41,44]，因此，升高溫度有利于提高地質(zhì)聚合物基吸附材料吸附能力。但是，某些重金屬離子的吸附可能存在相反的行為，如膜型地質(zhì)聚合物基吸附材料對Ni2+的去除能力隨著Ni(NO3)2溶液溫度的升高而下降，其原因是Ni2+在膜上的吸附為放熱反應(yīng)，溫度升高不利于吸附穩(wěn)定，且溫度升高使溶液粘度降低，Ni2+在膜表面保留時間變短[14]。

3.1.4 初始離子濃度

地質(zhì)聚合物作為吸附材料的吸附能力大小受溶液中初始離子濃度的影響。圖8(b)為不同濃度Pb2+條件下粉煤灰、地質(zhì)聚合物和八面沸石吸附能力的對比[16]。對于地質(zhì)聚合物，當(dāng)溶液中Pb2+初始濃度由100 mg/L升高至600 mg/L時，Pb2+的吸附量由25 mg/g升高至114 mg/g，隨后達(dá)到極限，可見在一定范圍內(nèi)，地質(zhì)聚合物的吸附能力隨溶液中離子的初始濃度升高而升高，當(dāng)吸附劑的表面活性位點(diǎn)都被占據(jù)時吸附能力達(dá)到最大值，這一規(guī)律與沸石分子篩吸附行為相似。

3.2 地質(zhì)聚合物的吸附機(jī)理

熱力學(xué)研究表明重金屬離子以及染料在多孔球、礦渣基、偏高嶺土基地質(zhì)聚合物表面的吸附行為，其吉布斯自由能為負(fù)值且隨著溫度的升高逐漸減小，焓變、熵變均為正[23,44,47]。吉布斯自由能為負(fù)值說明吸附反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的，隨著溫度的升高逐漸減小表明升高溫度有利于吸附性能的提升。吉布斯自由能在15～30 kJ/mol間，說明化學(xué)作用(形成離子鍵、共價鍵)在吸附過程中起主導(dǎo)作用。焓變?yōu)檎嫡f明反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，焓變的大小也能反應(yīng)吸附的類型，通常物理吸附作用力較弱，其焓變值較小，而化學(xué)吸附焓變值通常大于21 kJ/mol[16]。熵變?yōu)檎嫡f明在液固界面發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化[48]。

通過對比地質(zhì)聚合物吸附重金屬離子的Langmuir、Freundlich及D-R等模型回歸模擬結(jié)果[13,16,41,49]，發(fā)現(xiàn)Langmuir模型下理論值與實測值更接近，說明地質(zhì)聚合物對不同的重金屬離子有較為一致的吸附機(jī)理，重金屬離子在地質(zhì)聚合物中為單分子層吸附，同時說明地質(zhì)聚合物表面的吸附位點(diǎn)分布均勻。

根據(jù)吸附動力學(xué)模型、熱力學(xué)計算和吸附等溫線模型可知，地質(zhì)聚合物對廢液中的重金屬離子和有機(jī)染劑的吸附主要為化學(xué)吸附，吸附反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，為單分子層吸附。由于地質(zhì)聚合物主要由硅氧四面體、鋁氧四面體和堿金屬陽離子構(gòu)成，鋁氧四面體帶負(fù)電，因此地質(zhì)聚合物的化學(xué)吸附作用則主要體現(xiàn)在有害金屬離子替代地質(zhì)聚合物的堿金屬陽離子，與鋁氧四面體發(fā)生鍵合反應(yīng)[50]。

除發(fā)生化學(xué)吸附外，當(dāng)?shù)刭|(zhì)聚合物與廢液接觸后，結(jié)晶較差的凝膠體或半結(jié)晶物質(zhì)還發(fā)生局部微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)整，向更加穩(wěn)定的沸石晶體轉(zhuǎn)變，部分金屬離子還可能被固定于后期物質(zhì)的孔隙或者孔道中，形成一定的物理固化作用[51]，這一機(jī)制目前尚缺少直接證據(jù)。

4 結(jié) 語

作為一類新型的吸附材料，未來地質(zhì)聚合物的制備研究中還需關(guān)注原材料活性組成與產(chǎn)物組成與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。用粉煤灰、偏高嶺土以及其他富硅鋁質(zhì)材料時應(yīng)根據(jù)原材料中活性組分和反應(yīng)條件優(yōu)化激發(fā)劑組成和用量，從而提高原材料反應(yīng)程度并獲得高吸附性的膠凝材料或特定晶體組分。此外，地質(zhì)聚合物在應(yīng)用過程中應(yīng)避免二次污染，需考察工業(yè)副產(chǎn)物作為原材料時本身所含有害元素以及吸附劑再生過程中有害物質(zhì)可能產(chǎn)生的污染問題。