膨潤土無機(jī)/有機(jī)改性

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

⑤無機(jī)/有機(jī)改性由于多聚合羥基金屬陽離子作為柱化劑制備出的柱撐膨潤土層間距仍不足夠大，將某些表面活性劑引入膨潤土層間可合成出更大孔徑的無機(jī)/有機(jī)柱撐膨潤土，能明顯改善其熱穩(wěn)定性。選用的表面活性劑一般是分子大小不等的可溶性季銨鹽，無機(jī)柱撐膨潤土有機(jī)化時(shí)應(yīng)選擇碳鏈較長的有機(jī)季銨鹽，這樣可以有效地?fù)伍_膨潤土的層間距。

任麗以聚吡啶為重點(diǎn)研究對象，針對現(xiàn)狀，采用有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合體系，在本征導(dǎo)電的聚吡啶中引入納米無機(jī)粒子二氧化硅(SiO2)和層狀黏土(Clay)，以化學(xué)聚合方法為基礎(chǔ)制備聚吡啶/二氧化硅(PPy/SiO2)和聚吡啶/黏土(PPy/Clay)納米復(fù)合材料。通過納米效應(yīng)既改善材料的力學(xué)性能又克服一般方法因力學(xué)性能改善而使電性能下降的弊端。H.Khalaf等利用提純的阿爾及利亞西部某地的膨潤土，通過用氯化鋁溶液和氯化鋁與十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的混合溶液浸泡堆放的方式制得了Al柱膨潤土和Al/CTAB柱膨潤土。最佳合成條件是：OH/AI(摩爾比)為1.8，Al/膨潤土=4mmol/g;CTAB/膨潤土(質(zhì)量比)為2。Al柱膨潤土層間距約為1.8nm，比表面積250～300m2/g，且在500℃時(shí)熱穩(wěn)定性很好。

方法一：鐵鎳有機(jī)復(fù)合膨潤土。取一定質(zhì)量的鐵鎳交聯(lián)土配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的懸浮液，在70℃和攪拌的條件下加入含5.0%的溴化十六烷基三甲銨(CTMAB)的水-乙醇溶液，CTMAB/土為0.72mmol/g，反應(yīng)0.5h后，冷卻至室溫，減壓過濾，用蒸餾水洗滌，至無法檢驗(yàn)出Br-且濾液無泡沫為止。所得濾餅在80℃下烘干，110℃下活化1h，粉碎過0.154mm篩，即得鐵鎳有機(jī)復(fù)合土。

方法二：Al/溴化十六烷基三甲基銨復(fù)合膨潤土。在60℃的水浴條件下，將一定量的溴化十六烷基三甲基銨加入到AICl3溶液中，攪拌10min制得復(fù)合改性劑，然后加入過100目篩的膨潤土，攪拌60min，所得的懸浮液在80～90℃烘干粉碎，過100目篩，即得無機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤土。溴化十六烷基三甲基銨的用量固定為膨潤土的0.2倍，AICl3用量為0.5～1.0mmolAl/g膨潤土。

⑥熱活化熱活化方法是將膨潤土在不同溫度下焙燒，通過揮發(fā)和燃燒使蒙脫石表面及結(jié)構(gòu)層間的分子水和有機(jī)質(zhì)蒸發(fā)掉，使黏土礦物結(jié)構(gòu)變得疏松。同時(shí)，隨著溫度的升高，黏土礦物的部分羥基脫失，裸露的斷鍵增多，礦物的比表面積增大，導(dǎo)致膨潤土的活性提高。

⑦機(jī)械活化機(jī)械力活化是利用機(jī)械力作用提高膨潤土的某些活性和性能的作用過程，包括超細(xì)粉碎和擠壓。

超細(xì)粉碎是在膨潤土的粉碎過程中利用機(jī)械力作用有目的地對礦物表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變膨潤土礦物的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能、化學(xué)吸附性和反應(yīng)活性等。利用球磨機(jī)在對膨潤土進(jìn)行超細(xì)粉碎的過程中，借助球體和球體之間或球體與缸體之間的機(jī)械力作用使膨潤土破碎的同時(shí)，蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)斷鍵或缺陷，從而提高其活性。實(shí)驗(yàn)證明，粉碎時(shí)間與膨潤土的活性成正比。同時(shí)，影響機(jī)械力活化作用強(qiáng)弱的因素還與粉碎設(shè)備類型、機(jī)械力作用方式、粉碎環(huán)境等有關(guān)。顯然，僅僅依靠機(jī)械力活化作用進(jìn)行表面改性目前還難以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ε驖櫷恋V物表面物理性能和化學(xué)性能的要求。但是機(jī)械力化學(xué)作用可以激活膨潤土礦物的表面，提高膨潤土與其他無機(jī)物或有機(jī)物的作用活性。因此，如果在粉碎過程中添加表面活性劑或其他有機(jī)化合物，那么機(jī)械激活作用可以促進(jìn)這些有機(jī)化合物分子在膨潤土礦物表面的化學(xué)吸附或化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到粒度減小和表面有機(jī)化的雙重目的。

擠壓作用則主要體現(xiàn)在鈣基膨潤土鈉化過程中，由于鈣基膨潤土不易溶于水，常以結(jié)晶集合體的形式懸浮于水中，顆粒表面被鈉化后會(huì)形成一個(gè)隔水膜，阻止了顆粒內(nèi)部鈣基膨潤土的進(jìn)--步鈉化，而擠壓作用可以促進(jìn)鈉化過程的完善。擠壓鈉化尤其在低級膨潤土的升級過程中起著決定性作用，主要原因有以下3點(diǎn)。

①剝片作用在較大剪切力作用下，顆粒之間以及結(jié)晶層之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)而發(fā)生分離，加速了離子運(yùn)動(dòng)的速度，增加了膨潤土與Na+接觸的面積。

②溫度作用因擠壓摩擦產(chǎn)生大量的熱，進(jìn)一步加速了離子運(yùn)動(dòng)的速度，擴(kuò)大了離子的運(yùn)動(dòng)范圍，提高了鈉化反應(yīng)的速度。

③斷鍵作用在大的機(jī)械力作用下，蒙脫石結(jié)構(gòu)內(nèi)部的部分化學(xué)鍵遭到破壞，有利于吸附相反電荷的Na+，也有助于鈉化反應(yīng)的進(jìn)行。

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