凹凸棒石是一種儲量豐富的納米型層鏈狀含水富鎂硅酸鹽粘土礦物,因具有強吸附性、安全環保等優勢而逐漸被應用于環境治理領域,新型改性凹凸棒石的研發和推廣也受到了越來越多的關注。
1、熱改性
凹凸棒石在加熱條件下脫去晶體結構中的配位水、沸石水、結晶水和結構水,從而增加凹凸棒石的比表面積和孔徑。研究發現,在110℃左右,凹凸棒石主要脫去外表面吸附水和沸石水;在250~650℃之間,隨溫度升高,結晶水逐漸完全脫除;當溫度大于800℃,會使凹凸棒石從棒狀形貌變為球形聚合體,孔隙容積和比表面積減小,吸附能力減弱。所以對凹凸棒石進行熱處理一般都是選擇500~800℃。
2、酸堿鹽改性
酸改性是利用鹽酸、硝酸或硫酸等來除去凹凸棒石黏土中的石英、蒙脫石、高嶺石等碳酸鹽類伴生礦物,以疏通孔道,增加活性位點數量。堿處理和鹽漬改性都是改性劑中的金屬離子與凹凸棒石層間的Fe3+、Mg2+、Na+等陽離子發生離子交換,使其表面結構電荷不平衡,以增強吸附活性。酸堿鹽改性的效果均受濃度的影響,且改性后的廢液可能會造成二次污染問題。
3、微波處理和超聲處理
微波處理是利用微波加熱使內部結構變得疏松多孔,以增大比表面積。其原理和焙燒處理相似,但微波法加熱均勻,能大大縮短加熱時間,有望作為一種綠色加工工藝取代傳統的熱處理。超聲處理是利用超聲的空化作用產生高溫、高壓或強沖擊波使黏土粒子相互剝離,將凹凸棒晶聚集體分散開,以提高凹凸棒石的分散性。
4、表面活性劑改性
表面活性劑改性是在酸性、堿性等條件下,將表面活性劑嵌入或包覆到凹凸棒石上,從而增強凹凸棒對特定物質的吸附能力。由于凹凸棒石表面常帶負電荷,一般選用陽離子型表面活性劑,最常用的為烷基三甲基季銨鹽和胺鹽。
5、偶聯劑改性和接枝改性
偶聯劑是一類既含親水基團又含疏水基團的兩性物質,可通過親水基團與凹凸棒表面的羥基反應,提高凹凸棒石與有機物的相容性。表面接枝改性則利用有機分子與凹凸棒發生共聚反應,將有機物接枝到凹凸棒表面以增強對有機污染物的吸附能力。實際應用中往往先用偶聯劑對凹凸棒石進行初步處理,再進行接枝。
6、水熱碳化
近年來,水熱碳化技術也是比較熱門的一種改性有機方法,其原理類似于接枝改性,主要是以葡萄糖、果糖、纖維素和氯乙酸等作為碳源,通過水熱法將羥基、羧基、醚鍵、醛基等有機官能團嫁接到凹凸棒石,從而提高其吸附性能。
資料來源:《王柔,鄒羿菱云,丁子卯,等.凹凸棒石的改性及其在水環境領域的研究和應用[J].水處理技術,2022,48(09):6-9+25》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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