Método de modificação orgânica de minerais de argila
Em comparação com outros adsorventes, os argilominerais são frequentemente usados como adsorventes naturais devido ao seu baixo custo, grande área superficial específica e alta capacidade de troca catiônica.
Nos últimos anos, as pessoas usam minerais naturais de argila, como caulinita, montmorilonita, ilita e bentonita, para remover poluentes orgânicos e poluentes aniônicos da água. No entanto, estudos mostraram que os minerais naturais de argila têm uma certa capacidade de adsorção de poluentes aniônicos, mas sua capacidade de adsorção de poluentes orgânicos é fraca. Isso ocorre porque existem muitos cátions inorgânicos hidrofílicos na superfície dos minerais de argila, tornando a superfície dos minerais de argila hidrofílica em estado úmido, e é difícil adsorver diretamente poluentes orgânicos hidrofóbicos.
Modificando argilominerais naturais com surfactantes, polímeros e agentes de acoplamento de silano, a superfície de argilominerais pode ser transformada de hidrofílica em hidrofóbica, e um adsorvente de organargila com baixo custo e forte desempenho de adsorção pode ser obtido. Pode efetivamente melhorar a adsorção de minerais de argila a poluentes orgânicos hidrofóbicos.
1. Surfactante
As moléculas de surfactante são compostas por dois grupos com propriedades completamente diferentes, ou seja, grupo hidrofílico e grupo hidrofóbico. De acordo com a dissociação de grupos hidrofílicos em solução aquosa, os surfactantes podem ser divididos em surfactantes catiônicos, surfactantes aniônicos e surfactantes não iônicos. E por causa de sua compatibilidade com o meio ambiente e baixa toxicidade, é frequentemente usado como modificador de argila.
(1) Surfactante catiônico
O mecanismo de uso de tensoativos catiônicos para modificar argilominerais é geralmente uma reação de troca iônica, ou seja, os cátions orgânicos em tensoativos catiônicos substituem os cátions inorgânicos (como Na+, Ca2+, etc.) entre as camadas de argilominerais.
(2) Surfactantes aniônicos
Os grupos hidrofílicos dos surfactantes aniônicos são grupos carregados negativamente, e também existem grupos carregados negativamente na superfície dos minerais argilosos, de modo que os surfactantes aniônicos não podem ser adsorvidos na superfície dos minerais argilosos por atração eletrostática. Atualmente, os mecanismos de modificação de surfactantes aniônicos em minerais argilosos são principalmente ligações hidrofóbicas e formação de pontes de hidrogênio.
(3) Tensoativos compostos catiônicos e aniônicos
(4) Surfactantes Gêmeos
Os tensoativos Gemini (tensoativos dímeros) são compostos por duas cadeias de carbono alquil hidrofóbicas e grupos hidrofílicos, grupos de ligação e grupos contra-iônicos. Em comparação com os tensoativos catiônicos tradicionais de alquil amônio quaternário, os minerais argilosos modificados pelos tensoativos gemini geralmente têm maior capacidade de adsorção e menor liberação de modificador, por isso são amplamente utilizados no campo da remoção de esgoto.
(5) Surfactantes não iônicos
Os surfactantes não iônicos não se dissociam em água, e seus grupos hidrofílicos são geralmente grupos éster, grupos carboxila e grupos hidroxila, que podem interagir com grupos hidroxila na superfície de minerais de argila para gerar ligações de hidrogênio e adsorver na superfície de minerais de argila.
Além disso, foi relatado que os minerais de organargila modificados por surfactantes não iônicos têm maior espaçamento entre camadas e maior estabilidade química do que os minerais de organargila modificados por surfactantes catiônicos e têm melhor perspectiva de aplicação.
2. Polímero
Os polímeros podem modificar os minerais de argila por meio de adsorção física, troca iônica e enxerto químico e melhorar o desempenho de adsorção de minerais de argila.
O método de modificação de adsorção física refere-se ao fato de que o polímero é adsorvido na superfície do mineral argiloso devido a seus próprios grupos carregados ou funcionais formando ligações de hidrogênio com os grupos hidroxila na superfície do mineral argiloso e altera as propriedades físicas e químicas de a superfície. A vantagem da adsorção física é que ela não altera a estrutura dos minerais argilosos. A desvantagem é que a força entre o polímero e a superfície do mineral argiloso é relativamente fraca e é facilmente perturbada por fatores como temperatura e valor de pH.
O enxerto químico de polímeros na superfície de minerais de argila pertence à adsorção química, e a condensação de polímeros e grupos reativos de minerais de argila torna os polímeros ligados à superfície de minerais de argila. Argilominerais modificados por adsorção química são mais estáveis do que aqueles modificados por adsorção física.
3. Agente de acoplamento de silano
Agentes de acoplamento silano, também conhecidos como organossilanos, são compostos de grupos não hidrolisáveis, grupos alquileno de cadeia curta e grupos hidrolisáveis. Agentes de acoplamento de silano modificam minerais de argila, geralmente hidrolisando os grupos hidrolisáveis de silano em grupos hidroxila e, em seguida, condensando com os grupos hidroxila na superfície de minerais de argila para formar ligações covalentes estáveis de Si-O-Si ou Si-O-Al e adsorvidas em o barro. superfície mineral.