膨潤土與有機陽離子的相互作用

時間：2014-05-21 10:06:33

作者：世邦機器

膨潤土與有機陽離子的相互作用

膨潤土結構中鋁氧八面體層的部分Al3+被Mg2+所取代，使膨潤土層帶上負電荷,為了平衡這些負電荷，常有一些金屬離子（如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等）嵌入膨潤土層間，這些離子能被其它金屬離子（如Cu2+、Ru2+、Fe3+等）交換，也能與有機離子（如季銨陽離子、一些陽離子染料等）發(fā)生離子交換反應，把這些有機陽離子帶入膨潤土層間。膨潤土生產(chǎn)工藝比較復雜，對膨潤土生產(chǎn)線上的要求也是比較高的。有機陽離子的引入，使膨潤土層間距增大，有機相增加，對膨潤土的吸附特性具有顯著的影響。

（1）膨潤土與有機陽離子的反應機理膨潤土與有機陽離子的反應機制與其反應產(chǎn)物――有機膨潤土的結構密切相關。

Step Hen等（1988）把十六烷基三甲基銨陽離子（HDTMA）經(jīng)離子交換進入膨潤土層間后，發(fā)現(xiàn)膨潤土對水溶液中的苯、二氯苯、全氯乙烯等有機物的吸附量比原來的膨潤土多10～30倍。據(jù)此推測，有機陽離子進入膨潤土包括上述兩個階段：離子交換吸附和分配吸附。

吳平霄（2003）則稱這種分配吸附為疏水鍵吸附，他認為膨潤土對有機物的吸附有離子交換吸附和疏水鍵吸附兩種。通常有機陽離子與膨潤土的離子交換反應在水溶液中進行。當加入的有機陽離子量小于膨潤土的離子交換能力（CEC）時，所有的有機陽離子基本上都通過離子交換吸附在膨潤土中。即使在高離子強度的鹽溶液中，也很難置換出有機陽離子。而當加入的有機陽離子量大于膨潤土的CEC是，已存在于膨潤土層間的有機物通過疏水鍵吸附溶液中的有機物，形成帶電復合物。這種吸附作用與有機陽離子在黏土礦物層間的排列方式有關。

馮波等（20O2）研究結果表明，膨潤土在吸附有機陽離子過程中. 隨著進入膨潤土層間的有機陽離子的增加，膨潤土的電動勢由負值向正值變化。當進入膨潤土層間的有機陽離子與膨潤土的CEC等當量時，膨潤土表現(xiàn)出零電位。在電泳現(xiàn)象中表現(xiàn)為當有機陽離子進入膨潤土層間的量小于CEC時，膨潤土顆粒向正極移動；當進入膨潤土層間的有機陽離子的量大于CEC時，膨潤土顆粒向負極移動。這也證明了膨潤土對有機陽離子存在兩個階段的吸附。

膨潤土吸附有機離子的量與膨潤土的CEC以及所含離子的種類有關，也與有機陽離子的種類有關。例如，Zhong等的研究表明，用相當于CEC150%的HDTMA可能把95%的鈉基膨潤土中的Na+交換出來，但只能把75%的K+交換出來。如果用結晶紫（CV）陽離子染料與無機膨潤土進行離子交換反應，只要用相當于CEC的量就能把所有的無機離子交換出來，這是因為CV染料對膨潤土的吸附系數(shù)顯著大于無機離子。