相對于樹脂類吸附劑存在的耐熱性差、抗輻射性差、費用高等缺點，粘土礦物材料用于環境吸附劑具有明顯的優勢，比如廉價、資源豐富、易處理、高強度和穩定性，因而是近年來環境吸附材料的研究熱點，應用潛力巨大，采用粘土礦物及其加工材料來處理重金屬污染已經成為一種趨勢。

1、粘土礦物的環境功能屬性

粘土礦物是指一些含鋁、鎂等為主的含水層狀硅酸鹽礦物，包括膨潤土、高嶺土、蛭石、海泡石、伊利石、坡縷石、沸石、硅藻土、凹凸棒石等。

粘土礦物結構間包含著可以自由交換的無機陽離子，并且有一部分氧原子電子露在晶體表面上，從而使得粘土礦物具有了良好的吸附性能和具有自凈能力兩種截然相反的能力。

在粘土礦物形成過程中，其四面體或八面體結構中往往會出現同晶替代，使電荷出現不平衡，并且由于晶體的破損，在其斷裂面上會暴露出氧原子，這些特性使粘土礦物晶面上帶有永久性的負電荷，從而對金屬離子產生吸引，并且可產生配位作用而結合達到移除的目的。

同時，顆粒細小、不飽和電荷、比表面積巨大和層間域存在吸附水和陽離子這些特性決定了粘土礦物理想的吸附性。

2、粘土礦物在重金屬吸附中的應用

大量研究表明，直接使用粘土礦物（如蛭石、膨潤土、海泡石等）或者經過簡單活化處理后，都顯示了對重金屬離子較好的吸附效果。

（1）膨潤土

膨潤土片層表面帶有永久負電荷，層間結合力弱，具有可交換的陽離子，這種獨特的結構賦予了膨潤土優秀的陽離子交換性和吸附性。例如，膨潤土相比于伊利石和高嶺土對銅、鋅、鉻、鎳離子的去除效率更高。彭榮華等對膨潤土原土進行熱酸改性，發現在離子濃度小于45mg/L時，對鉛、鎘離子的去除率高達98%以上。

（2）高嶺土

高嶺土層間由氫鍵連接，結合緊密，沒有可交換的陽離子，原始吸附性能并不理想，需要通過對其進行改性處理后才能充分發揮高嶺土的吸附性能。吳平霄等人研究發現，采用胡敏酸對高嶺土改性后能提高對Cu^2＋、Cd^2＋、Cr^3＋三種重金屬的吸附性能。

（3）海泡石

海泡石結構單元上下層相間排列呈一維生長，使其具有纖維狀體型，大比表面積和豐富的孔道，表現出較好的吸附性能。通過加熱（烘烤、焙燒）、水熱化、酸處理和離子交換等方法對其進行改性處理后，其比表面積增大，離子交換容量增大，具有更強的吸附能力。

（4）蛭石

蛭石在結構布局上與蒙脫石很相似，具有較大的比表面積和較高的離子交換容量，其吸附重金屬離子的機理主要是陽離子交換。郭繼香等研究發現，蛭石作為水中重金屬的吸附劑，與硅藻土、海泡石相比較，具有比表面積大、吸附容量大、重量輕等優點，吸附效果也比較好。

（5）硅藻土

硅藻土藻殼體具有大量有序排列的納米級微孔，是天然的納米材料，能夠吸收相當于自身質量3-4倍的雜質。天然硅藻土對Pb²⁺、Cu²⁺、Cd³⁺均有吸附作用，通過改性處理，可進一步提高硅藻土的吸附能力，增強其吸附效果。

（6）沸石

在沸石的晶體結構重，鋁原子為正立價，鋁氧四面體結構總體帶有一個負電荷，為保持電中性，在鋁氧四面體附近必須有一個帶正電荷的金屬陽離子，這就成就了沸石對金屬離子的吸附能力。研究表明：使用預處理的方式將沸右改造成Na型沸石，其對重金厲離子的交換容量較改性前可提高4-5倍。

（7）凹凸棒石

凹凸棒石晶體結構內部存在大量的沸石通道，送使得其具有巨大的內比表面積，并且表面還含有極性基團，這些特性都使得凹凸棒石表現出良好的吸附特性，常用于吸附去除水體中的Hg（II）、Cd（II）、Pb（II）等重金屬離子。通過酸活化、熱活化、硅烷偶聯劑和離子液改性處理等改性處理，可進一步提高凹凸棒石對重金屬離子的吸附性能。

我國是一個粘土資源較豐富的國家，高嶺土、膨潤土、凹凸棒土、海泡石、硅藻土、沸石等粘土礦物經過加工（提純、表面處理和復合）后，具有選擇性吸附有害及各種有機和無機污染物的功能，且原料易得，本身不產生二次污染，因此，無論是從資源角度還是經濟角度來講，粘土礦物都是環境治理的重要材料，值得大力研究與推廣應用。