有机插层蛭石功能材料的制备与表征研究.pdf

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1、7282003年第6期（34）卷＊有机插层蛭石功能材料的制备与表征研究吴平霄（华南理工大学环境科学与工程系，广东广州510640）摘要：用十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA·Br）对蛭石矿物荷主要由硅氧四面体结构单元层中AI代替Si产生的剩余负电进行插层改性，制成有机插层蛭石功能材料。应用X射线衍射荷引起的，部分来源于镁氧八面体结构层的三价铁或铝替代二分析、差热分析等对有机插层蛭石结构进行表征。结果显示，价镁引起的剩余正电荷，两者抵消后的净负电荷即为层电荷数。HDTMA可较容易进入蛭石矿物的层间域中，HDTMA以倾斜立从成因上来看，蛭石是云母族矿物蚀变到蒙皂石

2、族矿物的中间式在层间排列，倾角约为57。蛭石与HDTMA之间的反应，在产物。已有的研究表明，粘土矿物的类型对插层产物的催化性［5］HDTMA加入量较少时以离子交换为主；在HDTMA加入量较多能（特别是对质子催化反应）具有明显的影响。用层电荷主时，分子吸附也变得重要。当HDTMA加入量小于蛭石的阳离要来自四面体层中AI代替Si引起的贝得石或皂石制备成的插子交换容量时，HDTMA将尽量以紧密排列方式进入部分蛭石层粘土其催化性能明显优于用层电荷主要来自八面体层中的蒙层间，进入蛭石层间域的HDTMA具有较好的稳定性，不易解脱石或汉克脱石制备成的插层粘土。这种差别的根

3、源在于四面吸。体层中Si—OH—AI键的质子化作用能产生较强的Bronsted酸关键词：有机插层蛭石；十六烷基三甲基溴化铵；层间域；表征位，而在蒙脱石或汉克脱石中这种Si—OH—AI键相对较少。显中图分类号：P578.963；X7文献标识码：A而易见，对于蛭石或云母等矿物，其硅氧四面体结构中铝替代硅文章编号：1001-9731（2003）06-0728-04产生的层电荷及自身的热稳定性远高于蒙皂石，将它们进行插层改性，其稳定性、催化性能及吸附性能将会更好。蛭石矿物也1引言是我国的优势非金属矿种，其矿床储量通常是大型和超大型的，有机阳离子可以通过离子交换作用进

4、入蒙皂石、蛭石等层其矿物也相对较纯，蛭石的选矿及提纯都比膨润土容易，因此开间含有可交换阳离子的粘土矿物中。有机阳离子对粘土矿物层展蛭石矿物的环境属性和污染治理的研究具有广阔的应用前间域有较强亲合性的原因在于，除了静电作用外，有机阳离子较景。蛭石具有高层电荷的特点，因此其不带电的硅氧面面积少，大的分子量从而导致较大的范得华力也是一个重要的因素。这是其缺点。但也正是其层电荷高，它可以通过离子交换吸附天然粘土矿物层间为水合无机阳离子，表面亲水，这对许多更多的季铵盐阳离子，故有机插层蛭石具有有机碳含量高的优工业应用不适宜。比如干的天然蒙脱石对非离子有机物蒸气有点，这

5、有利于它通过分配过程对水中非离子型有机污染物的吸较高的吸附能力。但在有水情况下，由于粘土矿物表面亲水，水附。本文通过制备有机插层蛭石功能材料，一方面更深入了解分子的竞争吸附结果使粘土矿物从水中吸附有机物的能力大大其层间结构特征，另一方面探索有机插层蛭石矿物治理有机污减弱。有机阳离子取代粘土矿物层间无机阳离子进入粘土矿物染物方面的可利用性。层间域后即得到有机插层粘土。由于有机阳离子的引入，使有2材料与方法机粘土的亲水性大大降低，疏水性提高，从而使得有机粘土具有很多优良的性质，在国民经济中得到广泛的应用。2.1实验材料及仪器［1~4］研究最多和应用最广的有机粘土

6、是有机膨润土。制备所用蛭石原矿采自河北张家口蛭石矿，其阳离子交换容量有机粘土矿物的有机阳离子一般是分子大小不等的季铵盐阳离（CEC）为132.74cmoI/kg土，经干燥、粉碎、研磨，过100目筛。++子表面活性剂，常用［（CH3）3NR］或［（CH3）2NR2］表示，其HDTMA·Br为分析纯。用日本理学D/MAX-1200型转靶X射中R代表烷基或芳基。这类有机阳离子含有不随pH值变化的线粉末衍射仪测定产品的XRD谱。实验条件为：电压40kV，电永久正电荷，拥有链长不等的R基团，可用来制备具有不同表流30mA，样品为粉末状，用封闭式铜靶射线源，石墨单晶干涉

7、面特征的有机粘土矿物。与有机蒙脱石相比，对有机插层蛭石器，扫描速度10/min；差热及热重分析在LCT-2高温差示热天的研究要少得多。其原因可能是蛭石粒径大、层电荷高，与有机平仪上进行，升温速率20C/min，样品称重40mg，测重量程阳离子间的离子交换较难进行，因此与有机阳离子交换反应前20mg，差热量程100!V；透光率测定在UV-3000分光光度仪上将蛭石磨细是必要的，这必定增加了其使用成本。但已有的研进行，采用的波长为400nm；比表面积测定在美国Ouantachrome究表明，有机阳离子在蒙脱石和蛭石层间的排列方式不一样，在公司的NOVA1000型

8、比表面积测定仪下进行。测定前样品先前者主要采取平铺方