Méthode de modification organique des minéraux argileux

Comparés à d’autres adsorbants, les minéraux argileux sont souvent utilisés comme adsorbants naturels en raison de leur faible coût, de leur grande surface spécifique et de leur capacité d’échange cationique élevée.

Ces dernières années, les gens utilisent des minéraux argileux naturels tels que la kaolinite, la montmorillonite, l’illite et la bentonite pour éliminer les polluants organiques et les polluants anioniques dans l’eau. Cependant, des études ont montré que les minéraux argileux naturels ont une certaine capacité d’adsorption pour les polluants anioniques, mais que leur capacité d’adsorption pour les polluants organiques est faible. En effet, il existe de nombreux cations inorganiques hydrophiles à la surface des minéraux argileux, rendant la surface des minéraux argileux hydrophile à l’état humide, et il est difficile d’adsorber directement les polluants organiques hydrophobes.

En modifiant les minéraux argileux naturels avec des tensioactifs, des polymères et des agents de couplage au silane, la surface des minéraux argileux peut être transformée d’hydrophile en hydrophobe, et un adsorbant organoargileux à faible coût et à forte performance d’adsorption peut être obtenu. Il peut améliorer efficacement l’adsorption des minéraux argileux sur les polluants organiques hydrophobes.

1. Tensioactif

Les molécules de tensioactif sont composées de deux groupes aux propriétés complètement différentes, à savoir le groupe hydrophile et le groupe hydrophobe. Selon la dissociation des groupes hydrophiles en solution aqueuse, les tensioactifs peuvent être divisés en tensioactifs cationiques, tensioactifs anioniques et tensioactifs non ioniques. Et en raison de son respect de l’environnement et de sa faible toxicité, il est souvent utilisé comme modificateur d’argile.

(1) Tensioactif cationique

Le mécanisme d’utilisation des tensioactifs cationiques pour modifier les minéraux argileux est généralement une réaction d’échange d’ions, c’est-à-dire que les cations organiques dans les tensioactifs cationiques remplacent les cations inorganiques (tels que Na+, Ca2+, etc.) entre les couches minérales argileuses.

(2) Tensioactifs anioniques

Les groupes hydrophiles des tensioactifs anioniques sont des groupes chargés négativement, et il existe également des groupes chargés négativement à la surface des minéraux argileux, de sorte que les tensioactifs anioniques ne peuvent pas être adsorbés à la surface des minéraux argileux par attraction électrostatique. A l’heure actuelle, les mécanismes de modification des tensioactifs anioniques sur les minéraux argileux sont principalement la liaison hydrophobe et la formation de liaisons hydrogène.

(3) Tensioactifs composites cationiques et anioniques

(4) Tensioactifs Gemini

Les tensioactifs Gemini (tensioactifs dimères) sont composés de deux chaînes de carbone alkyle hydrophobes et de groupes hydrophiles, de groupes de liaison et de groupes contre-ioniques. Comparés aux tensioactifs cationiques alkylammonium quaternaire traditionnels, les minéraux argileux modifiés par des tensioactifs gemini ont généralement une capacité d’adsorption plus élevée et une libération de modificateur plus faible, ils sont donc largement utilisés dans le domaine de l’élimination des eaux usées.

(5) Tensioactifs non ioniques

Les tensioactifs non ioniques ne se dissocient pas dans l’eau et leurs groupes hydrophiles sont généralement des groupes ester, des groupes carboxyle et des groupes hydroxyle, qui peuvent interagir avec les groupes hydroxyle à la surface des minéraux argileux pour générer des liaisons hydrogène et s’adsorber à la surface des minéraux argileux.

En outre, il a été rapporté que les minéraux organoargileux modifiés par des tensioactifs non ioniques ont un espacement intercouche plus grand et une stabilité chimique plus élevée que les minéraux organoargileux modifiés par des tensioactifs cationiques, et ont de meilleures perspectives d’application.

2. Polymère

Les polymères peuvent modifier les minéraux argileux par adsorption physique, échange d’ions et greffage chimique, et améliorer les performances d’adsorption des minéraux argileux.

La méthode de modification par adsorption physique fait référence au fait que le polymère est adsorbé à la surface du minéral argileux en raison de ses propres groupes chargés ou fonctionnels formant des liaisons hydrogène avec les groupes hydroxyle à la surface du minéral argileux, et modifie les propriétés physiques et chimiques de la surface. L’adsorption physique a pour avantage de ne pas modifier la structure des minéraux argileux. L’inconvénient est que la force entre le polymère et la surface minérale argileuse est relativement faible et qu’elle est facilement perturbée par des facteurs tels que la température et la valeur du pH.

Le greffage chimique des polymères à la surface des minéraux argileux appartient à l’adsorption chimique, et la condensation des polymères et des groupes réactifs des minéraux argileux rend les polymères liés à la surface des minéraux argileux. Les minéraux argileux modifiés par adsorption chimique sont plus stables que ceux modifiés par adsorption physique.

3. Agent de couplage silane

Les agents de couplage silane, également connus sous le nom d’organosilanes, sont composés de groupes non hydrolysables, de groupes alkylène à chaîne courte et de groupes hydrolysables. Les agents de couplage silane modifient les minéraux argileux, généralement en hydrolysant les groupes hydrolysables du silane en groupes hydroxyle, puis en se condensant avec les groupes hydroxyle à la surface des minéraux argileux pour former des liaisons covalentes Si-O-Si ou Si-O-Al stables et adsorbées sur l’argile. superficie minérale.