Метод органической модификации глинистых минералов

По сравнению с другими адсорбентами глинистые минералы часто используются в качестве природных адсорбентов из-за их низкой стоимости, большой удельной поверхности и высокой емкости катионного обмена.

В последние годы люди используют природные глинистые минералы, такие как каолинит, монтмориллонит, иллит и бентонит, для удаления из воды органических и анионных загрязнителей. Однако исследования показали, что природные глинистые минералы обладают определенной адсорбционной способностью к анионным загрязнителям, но их адсорбционная способность к органическим загрязнителям слаба. Это связано с тем, что на поверхности глинистых минералов находится много гидрофильных неорганических катионов, что делает поверхность глинистых минералов гидрофильной во влажном состоянии, и трудно напрямую адсорбировать гидрофобные органические загрязнители.

Путем модификации природных глинистых минералов поверхностно-активными веществами, полимерами и силановыми связующими агентами поверхность глинистых минералов может быть преобразована из гидрофильной в гидрофобную, и может быть получен органоглинистый адсорбент с низкой стоимостью и высокими адсорбционными характеристиками. Он может эффективно улучшить адсорбцию глинистых минералов гидрофобными органическими загрязнителями.

1. ПАВ

Молекулы ПАВ состоят из двух групп с совершенно разными свойствами, а именно гидрофильной группы и гидрофобной группы. По диссоциации гидрофильных групп в водном растворе ПАВ можно разделить на катионные, анионные и неионогенные. А из-за своей экологичности и малой токсичности его часто используют в качестве модификатора глины.

(1) Катионное поверхностно-активное вещество

Механизм использования катионных поверхностно-активных веществ для модификации глинистых минералов обычно представляет собой реакцию ионного обмена, то есть органические катионы в катионных поверхностно-активных веществах замещают неорганические катионы (такие как Na+, Ca2+ и т. д.) между слоями глинистых минералов.

(2) Анионные поверхностно-активные вещества

Гидрофильные группы анионных ПАВ представляют собой отрицательно заряженные группы, а на поверхности глинистых минералов также имеются отрицательно заряженные группы, так что анионные ПАВ не могут адсорбироваться на поверхности глинистых минералов за счет электростатического притяжения. В настоящее время механизмы модификации анионных поверхностно-активных веществ на глинистых минералах в основном связаны с образованием гидрофобных связей и водородных связей.

(3) Катионные и анионные композитные поверхностно-активные вещества

(4) ПАВ Gemini

Поверхностно-активные вещества Gemini (димерные поверхностно-активные вещества) состоят из двух гидрофобных алкильных углеродных цепей и гидрофильных групп, связывающих групп и противоионных групп. По сравнению с традиционными алкилчетвертичными аммониевыми катионными поверхностно-активными веществами, глинистые минералы, модифицированные поверхностно-активными веществами Gemini, обычно обладают более высокой адсорбционной способностью и более низким высвобождением модификатора, поэтому они широко используются в области удаления сточных вод.

(5) Неионогенные поверхностно-активные вещества

Неионогенные поверхностно-активные вещества не диссоциируют в воде, а их гидрофильные группы обычно представляют собой сложноэфирные группы, карбоксильные группы и гидроксильные группы, которые могут взаимодействовать с гидроксильными группами на поверхности глинистых минералов с образованием водородных связей и адсорбироваться на поверхности глинистых минералов.

Кроме того, сообщалось, что органоглинистые минералы, модифицированные неионогенными поверхностно-активными веществами, имеют большее межслоевое расстояние и более высокую химическую стабильность, чем органоглинистые минералы, модифицированные катионными поверхностно-активными веществами, и имеют лучшие перспективы применения.

2. Полимер

Полимеры могут модифицировать глинистые минералы посредством физической адсорбции, ионного обмена и химической прививки, а также улучшать адсорбционные характеристики глинистых минералов.

Метод физической адсорбционной модификации заключается в том, что полимер адсорбируется на поверхности глинистого минерала за счет собственных заряженных или функциональных групп, образующих водородные связи с гидроксильными группами на поверхности глинистого минерала, и изменяет физические и химические свойства глинистого минерала. поверхность. Преимущество физической адсорбции в том, что она не изменяет структуру глинистых минералов. Недостатком является то, что сила между полимером и поверхностью глинистого минерала относительно слабая, и она легко нарушается такими факторами, как температура и значение pH.

Химическая прививка полимеров к поверхности глинистых минералов относится к химической адсорбции, а конденсация полимеров и реакционноспособных групп глинистых минералов связывает полимеры с поверхностью глинистых минералов. Глинистые минералы, модифицированные химической адсорбцией, более стабильны, чем модифицированные физической адсорбцией.

3. Силановый связующий агент

Силановые аппреты, также известные как органосиланы, состоят из негидролизуемых групп, короткоцепочечных алкиленовых групп и гидролизуемых групп. Силановые связующие агенты модифицируют глинистые минералы, обычно путем гидролиза гидролизуемых групп силана в гидроксильные группы, а затем конденсации с гидроксильными группами на поверхности глинистых минералов с образованием стабильных ковалентных связей Si-O-Si или Si-O-Al и адсорбции на них. глина. минеральная поверхность.