凹凸棒石是一种储量丰富的纳米型层链状含水富镁硅酸盐粘土矿物,因具有强吸附性、安全环保等优势而逐渐被应用于环境治理领域,新型改性凹凸棒石的研发和推广也受到了越来越多的关注。
1、热改性
凹凸棒石在加热条件下脱去晶体结构中的配位水、沸石水、结晶水和结构水,从而增加凹凸棒石的比表面积和孔径。研究发现,在110℃左右,凹凸棒石主要脱去外表面吸附水和沸石水;在250~650℃之间,随温度升高,结晶水逐渐完全脱除;当温度大于800℃,会使凹凸棒石从棒状形貌变为球形聚合体,孔隙容积和比表面积减小,吸附能力减弱。所以对凹凸棒石进行热处理一般都是选择500~800℃。
2、酸碱盐改性
酸改性是利用盐酸、硝酸或硫酸等来除去凹凸棒石黏土中的石英、蒙脱石、高岭石等碳酸盐类伴生矿物,以疏通孔道,增加活性位点数量。碱处理和盐渍改性都是改性剂中的金属离子与凹凸棒石层间的Fe3+、Mg2+、Na+等阳离子发生离子交换,使其表面结构电荷不平衡,以增强吸附活性。酸碱盐改性的效果均受浓度的影响,且改性后的废液可能会造成二次污染问题。
3、微波处理和超声处理
微波处理是利用微波加热使内部结构变得疏松多孔,以增大比表面积。其原理和焙烧处理相似,但微波法加热均匀,能大大缩短加热时间,有望作为一种绿色加工工艺取代传统的热处理。超声处理是利用超声的空化作用产生高温、高压或强冲击波使黏土粒子相互剥离,将凹凸棒晶聚集体分散开,以提高凹凸棒石的分散性。
4、表面活性剂改性
表面活性剂改性是在酸性、碱性等条件下,将表面活性剂嵌入或包覆到凹凸棒石上,从而增强凹凸棒对特定物质的吸附能力。由于凹凸棒石表面常带负电荷,一般选用阳离子型表面活性剂,最常用的为烷基三甲基季铵盐和胺盐。
5、偶联剂改性和接枝改性
偶联剂是一类既含亲水基团又含疏水基团的两性物质,可通过亲水基团与凹凸棒表面的羟基反应,提高凹凸棒石与有机物的相容性。表面接枝改性则利用有机分子与凹凸棒发生共聚反应,将有机物接枝到凹凸棒表面以增强对有机污染物的吸附能力。实际应用中往往先用偶联剂对凹凸棒石进行初步处理,再进行接枝。
6、水热碳化
近年来,水热碳化技术也是比较热门的一种改性有机方法,其原理类似于接枝改性,主要是以葡萄糖、果糖、纤维素和氯乙酸等作为碳源,通过水热法将羟基、羧基、醚键、醛基等有机官能团嫁接到凹凸棒石,从而提高其吸附性能。
资料来源:《王柔,邹羿菱云,丁子卯,等.凹凸棒石的改性及其在水环境领域的研究和应用[J].水处理技术,2022,48(09):6-9+25》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
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