一文了解凹凸棒石材料常用改性處理方法
發布時間：2020-09-04 10:40:58
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目前凹凸棒石改性方法較多并且已較為成熟，常用的方法主要有熱改性、酸改性、有機改性等。
熱改性是處理凹凸棒石的常用方法，能夠增大凹凸棒石的比表面積，增加活性中心和吸附點位，但溫度過高，會導致內部燒結等現象發生，反而不利于吸附。因此，熱改性處理存在溫度臨界點，該方法是凹凸棒石作為吸附劑、脫色劑、催化劑必要的處理手段。陳天虎等研究發現，熱處理溫度250℃會導致凹凸棒石脫出部分結晶水，孔道折疊，孔道直徑和內表面積變小，熱活化處理凹凸棒石吸附性能和測得的比表面積增大主要與脫水引起的表面性質變化有關。凹凸棒石為天然形成的黏土礦物，由于礦物中含有大量的共生雜質，目前較多的使用酸改性處理。酸改性可以有效改變凹凸棒石比表面積、孔容積等內部結構，吸附性能顯著增加，從而有效提高對重金屬、有機物、有害物質的吸附去除能力。凹凸棒石經酸浸泡后的內部四面體與八面體結構部分溶解，未溶解的八面體結構的支撐作用，使孔數目增加，比表面積增大。同時酸處理可以去除分布于凹凸棒石孔道中的雜質，使孔道疏通；增加陽離子可交換性，半徑較小的H+能置換出凹凸棒石層間部分K+、Na+、Ca2+、和Mg2+等離子，增大孔容積。多方面因素使得改性后凹凸棒石的吸附性、脫色性等多方面性能得到提高。目前較多酸改性采用硫酸和鹽酸。凹凸棒石有機改性的目的在于改善粒子在聚合物中分散性質或者改進粒子對聚合物的結合性能，有機改性后的凹凸棒石材料會由親水性變成疏水性。目前常見有機改性方法主要有傳統攪拌法和超聲波法，常用的改性劑主要有表面活性劑和偶聯劑。表面活性劑用長碳鏈有機陽離子取代凹凸棒石間無機陽離子，使層間距擴大，同時凹凸棒石顆粒表面也能吸附部分無機陽離子，晶格內外部分結晶水、吸附水也可以被有機物取代，從而改善疏水性，增強吸附有機物能力。硅烷偶聯劑是指在分子中具有兩種不同的反應性基團的有機硅化合物，可以形成無機相、硅烷偶聯劑、有機相的結合，從而使有機物與無機材料界面間獲得較好的黏接強度。硅烷偶聯劑通過水解可形成硅羥基與凹凸棒石表面硅羥基反應，把有機基團接枝到凹凸棒石表面，大大提高其吸附能力。許多學者認為堿處理可以使礦物的比表面積增大，增加其吸附能力，但是對礦物的組分和結構的影響不如酸處理的明顯。王今明等用氫氧化鈉堿溶液改性凹凸棒石，研究發現改性后凹凸棒石的面網間距增大，增加了吸附能力；并對不同環境條件下，堿改性凹凸棒土對模擬核素Cs+的吸附性能及平衡吸附時間，為中低核廢物的處置提供了參考。王麗等利用江蘇盱眙凹凸棒土為原料，分別采用煅燒、酸、堿、氯胺和碳銨等溶液對其改性研究，考察改性凹凸棒石對鉀離子的交換效果。改性凹凸棒石對鉀離子的交換吸附能力隨改性劑濃度增加而提高，但改性劑濃度達到0.75mol/L以上，濃度對改性凹凸棒石鉀離子交換吸附能力基本無影響。混合改性后的交換吸附能力在海水中提取鉀鹽方向具有良好的應用前景。我國凹凸棒石黏土資源豐富，但總體開發利用程度偏低，需要進一步加強現有生產企業的技術和工藝改造，爭取研發出凹凸棒石的各類復合材料，推廣到廢氣處理、廢水處理、土壤修復等實際生產的各個領域，解決實際問題，發揮凹凸棒石黏土材料的潛在應用價值。來源：趙坤,王源瑞,王丁,王興峰.凹凸棒石材料改性處理研究進展[J].甘肅冶金,2019,41(05):79-82+91.
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