蒙脱土的改性及其应用研究

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1、摘要论文摘要蒙脱土是一种具有层状结构的硅铝酸盐粘土矿物，它贮量丰富、分布广、价格低廉。由于经过改性的蒙脱土可制成各种性能良好的功能材料，并已在环保、催化、医药等多领域发挥重要作用，因此对其进行深入的开发研究将获得更高的经济及社会效益。本文利用蒙脱土的片层状结构以及层间阳离子的可交换性，主要从以下三个方面改性蒙脱土，合成具有特殊性能的材料，并研究了改性方法、条件等对材料的组成、结构及其性能影响。首先，用不同金属离子通过阳离子交换引入蒙脱土层间，调控层间域，提高表面性质，尤其是表面酸性，合成固体酸材料。结果表明，带正电荷数较多的金属离子进入层间后，蒙脱土表面酸性有较大的提高；由于

2、蒙脱土的阳离子交换容量极其有限，因而所用的金属离子浓度不可过大；固体酸的热稳定性与蒙脱土的结构水的稳定性有关。其次，先用不同金属离子通过水解制成半径较大的聚合羟基离子，再引入蒙脱土层间，合成具有较大表面积及较大孔隙的吸附材料，并用红色染料模拟大分子污染废水，探讨其吸附性能。研究表明，蒙脱土经聚合羟基离子改性后，显著增加了较大孔隙的容积；改性蒙脱土的层间距越大、001衍射峰强度越强，其吸附性越好；用改性蒙脱土吸附大分子红色染料，脱色率可达97%以上，且用量少、时间短。第三，在微乳液体系中先把苯乙烯单体引入蒙脱土层间，再引发聚合反应，并利用聚合时放出的热量使蒙脱土片层间距增大，甚

3、至剥离成纳米级的片层，合成聚合物/蒙脱土复合材料。研究表明，蒙脱土的改性效果与土的加入量及溶液的酸碱性等有关。一般情况下，蒙脱土量加得较少时，有利于苯乙烯的聚合，使片层剥离；中性溶液比酸性或碱性溶液更有利于蒙脱土的剥离。聚苯乙烯/蒙脱土复合材料与纯聚苯乙烯相比微观形态更细小、均匀，力学性能更好。关键词：蒙脱土改性固体酸吸附复合材料I摘要AbstractMontmorilloniteisakindoflayeredaluminosilicateclaywithawidedistributionandabundantstorageinnatureaswellaslowcost.M

4、odifiedmontmorilloniteisamultifunctionalmaterialandhasplayedanimportantroleinenvironmentprotection,industrycatalysis,medicamentandsoon.Thereforefurtherstudyonthemodificationofmontmorillonitewillbringoutabrightprospectofeconomicalandsocialbenefits.Inthiswork,themainattemptsarefocusedonthemon

5、tmorillonitemodificationbasedonitslayeredstructureandcationexchangeableproperties,andtheinvestigationtheeffectofmodificationmethods,conditionsonthestructure,propertiesofmontmorillonite.Themaincontentsareasfollowing:(1)Synthesisofsolid-acidmaterials:Thesolid-acidmaterialsweresynthesizedbyint

6、ercalatingmetalliccationsintothegalleryofmontmorilloniteandexchangingwithinterlaminercations.Theobtainedsampleshavegoodsurfaceproperties,especiallyhighsurfaceacidity.Theresultsshowthatthesurfaceacidityofthesamplesisimprovedobviouslybyintercalatinghighervalencemetalliccations.Lowerconcentrat

7、ionofintercalatedmetalliccationishelpfultosynthesizesolidacidmaterialswithstrongersurfaceacidity,andthethermalstabilityofthesurfaceacidityisrelatedtothestabilityofstructurewaterinmontmorillonite.(2)Synthesisofadsorptionmaterials:Thepolymerichydroxylmetal