1。1。2  重金属水污染的来源与危害

环境中的重金属元素的来源主要是随着工业发展在金属开采、冶炼、化工反应、催化以及核电站兴建等这些过程中产生了大量含有重金属的废水，废渣，粉尘等排放入环境中而来的，其中重金属废水更是有着越来越大的排放量，这更显出治理环境中尤其是水域中重金属污染的重要性[6]。重金属离子能够通过食物链进入人体，又因为重金属元素不能被生物降解而会在人体中不断堆积最终造成危害[7]。例如镉元素会影响人体正常的代谢，引发骨质疏松，骨骼变形等病症，同时镉元素也是致癌的，会对人体的肺部，肾脏，骨骼等器官造成伤害[8]；砷元素在人体中过量则会造成多样性皮肤损害和多发性神经炎，并且对肝脏，骨骼造血有严重危害[9]；铅元素在人体中过量则会导致腹痛，腹泻，心悸，贫血等症状[10]。水体污染造成了近年来不少污染事件;2009年，湖南浏阳发生了汞污染事件;2011年，浙江台州发生了铅污染事件。

1。1。3  水体中重金属的处理

在重金属废水的处理[11]中不管采用什么方法，都不可以破坏或分解其中的重金属元素，只可以对其存在的位置进行转移或者对其物理（化学）形态进行改变。因此处理重金属废水的方法主要分为以下两类[12]：

（1）通过将溶解在水体中的重金属离子经过物理或化学的方法转化为不溶或微溶的物质再以沉淀、上浮等方法去除，例如：活性炭法、铁氧体法、还原法、氧化法、离子交换法、钡盐沉淀法、中和沉淀法、硫化物沉淀法、凝聚电解法、离子浮上法及隔膜电解法等。

（2）不改变重金属离子化学形态通过采用反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法、扩散渗析等方法来浓缩再进行分离。

不过以上的方法并不理想，都存在着或多或少的缺陷，例如处理能力偏低，成本消耗高，操作过程复杂，易造成二次污染，流程过于冗长，产物处理困难等。由于这样那样的局限性，因而产生了一些更优良的方法来处理重金属废水，例如：铁氧共沉淀法[13]、植物法、微生物法等。不过除了上述的方法以外，吸附法[14]是在处理重金属废水方面最常使用的方法，因其操作方法简易且不会造成二次污染而具有良好的前景，受到了国内外诸多学者的广泛关注[15]。利用吸附材料（粘土矿物，分子筛，活性炭等）不仅可以除去水体中的重金属离子，降低其浓度，还利于其中贵重金属的回收与循环使用[16]。

1。2  蒙脱石介绍

蒙脱石又名胶岭石或微晶高岭石，为一种纳米级颗粒组成的硅铝酸盐粘土矿物[17]，它是膨润土中的主要有效成分，为火山灰风化形成的产物，其名字则是因其在Montmorillonite的地方被发现而被命名的。

1。2。1  蒙脱石的结构

蒙脱石是2:1的层状硅酸盐，其晶体结构[18]如下图1-1所示。蒙脱石是单斜晶体，其晶体的化学式为(Nax·nH2O)(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2,而它的基本单元结构为硅氧四面体和铝氧八面体[19]。硅氧四面体是一个硅原子和四个氧原子通过共价键形成的，硅利用共用氧原子形成二维延展的网格状结构。在这种硅氧四面体骨架中含有SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3、 FeO、CaO、Na2O、TiO2、K2O、H2O等，若在单元结构层内形成了电荷的平衡，则层间的结合会依靠微弱的分子键或氢键。在硅氧四面体结构尖端的氧原子因为非共用的原子导致存在多余的负电荷使其具有一定的活性，使得铝离子、铁离子等能够置换出四面体中的 Si4+；以铝为中心的铝氧八面体，其中的Al3+与周围的氧原子紧密堆积在一起，并且沿这二维面共棱无限展开，而作为配位中心的铝离子则很容易被 铁、镁、锂等离子给取代掉。当硅氧四面体和铝氧八面体中的阳离子被其他低价阳离子置换后，为了保持结构电中性，存在于结构层之间的较大半径的可交换性阳离子—Ca2+和 Na+能够发生置换，这些离子的存在为蒙脱石的离子交换能力提供了基础，也为蒙脱石的应用以及改性提供了依据。其次，蒙脱石的单元结构层之间以分子键或氢键连接，结构不够牢固，使得有机分子和水分子能够轻易进入两个结构单元层间而使得蒙脱石在水中具有高分散性和膨胀性[20]。