來(lái)源：粉體技術(shù)網(wǎng)
有機(jī)黏土作為一種獨(dú)特的水凈化吸附劑，具有很強(qiáng)的吸附能力及陽(yáng)離子交換能力，其原材料為天然黏土，廣泛存在于大自然中，具有廉價(jià)易得、環(huán)境友好等特點(diǎn)。但由于天然黏土表面親水性較強(qiáng)，很難直接用于吸附水中的一些疏水性污染物，因此，通常使用表面活性劑對(duì)其進(jìn)行處理，使天然黏土表面具有疏水性，以達(dá)到吸附有機(jī)污染物的目的。
在用于黏土改性方面，陽(yáng)離子季銨鹽型雙子表面活性劑相比于傳統(tǒng)單鏈表面活性劑具有更強(qiáng)的疏水性能，使得改性黏土可以更加高效地吸附水中的有機(jī)污染物。
1、季銨鹽型雙子表面活性劑改性黏土的作用機(jī)理
陽(yáng)離子季銨鹽型雙子表面活性劑的主要應(yīng)用之一是通過(guò)靜電作用或離子交換作用與天然黏土結(jié)合形成改性的有機(jī)黏土。這類(lèi)黏土礦物包括蒙脫土、蛭石和海泡石等，其普遍存在類(lèi)質(zhì)同象替代，即低價(jià)陽(yáng)離子替代四面體或八面體中的高價(jià)陽(yáng)離子，而晶體結(jié)構(gòu)型式、化學(xué)鍵類(lèi)型及離子正負(fù)電荷的平衡保持不變或基本不變。發(fā)生在黏土礦物四面體或八面體片中的類(lèi)質(zhì)同象替代（Al3+替代Si4+），使其結(jié)構(gòu)層帶負(fù)電荷，根據(jù)電中性原理，黏土的層間必然會(huì)存在一定量的陽(yáng)離子以達(dá)到電荷平衡，層間陽(yáng)離子可以是Ca2+，Mg2+，Na+等。因此，可通過(guò)陽(yáng)離子季銨鹽型雙子表面活性劑對(duì)黏土礦物進(jìn)行改性，通過(guò)陽(yáng)離子交換反應(yīng)，黏土礦物層間的補(bǔ)償陽(yáng)離子會(huì)被有機(jī)陽(yáng)離子取代，形成有機(jī)插層，使其層間的性質(zhì)從親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷裕瑥亩岣邔?duì)有機(jī)物的吸附能力。
用陽(yáng)離子季銨鹽型雙子表面活性劑改性的天然黏土從水中去除有機(jī)污染物的能力比用天然黏土礦物高幾十甚至幾百倍，同時(shí)有研究顯示，相比于傳統(tǒng)單鏈的陽(yáng)離子表面活性劑，雙子表面活性劑的吸附效能更加優(yōu)越，能夠有效地降低有機(jī)污染物在環(huán)境中的遷移。在吸附效能方面，天然黏土的電荷密度越大，能夠嵌入的表面活性劑越多，嵌入的表面活性劑疏水性越強(qiáng)，相應(yīng)的改性黏土吸附能力越強(qiáng)。同時(shí)，改性時(shí)加入的表面活性劑的濃度和連接基長(zhǎng)度的增加有利于中間層空間的增加，這在一定程度上也能夠使吸附效能提高。
2、蒙脫土
天然蒙脫土為一種含水硅鋁酸鹽礦物，片層之間通過(guò)弱的范德華力或靜電作用連接，具有親水疏油的特性，但易發(fā)生團(tuán)聚，不利于儲(chǔ)存與使用，因此可以使用陽(yáng)離子雙子表面活性劑進(jìn)行有機(jī)化處理。
Li等將N，N'-二（十二烷基二甲基）丙二銨雙子表面活性劑加入到鈣基蒙脫土中，得到改性蒙脫土。研究表明，在加入的雙子表面活性劑的量為1.0CEC（陽(yáng)離子交換容量）時(shí)，改性蒙脫土對(duì)于HOBT、BTA和TTA三種污染物的吸附量最大分別為25.93、18.31和16.24mg/g，而未經(jīng)處理的鈣基蒙脫土的吸附量?jī)H僅為2.37、1.28和1.06mg/g?？梢?jiàn)該陽(yáng)離子雙子表面活性劑對(duì)于提高蒙脫土吸附水中污染物的效率具有顯著的作用。
3、蛭石
蛭石是一種水合鎂鋁硅酸鹽礦物，其片層結(jié)構(gòu)單元通常由兩個(gè)二氧化硅或氧化鋁四面體（即四面體片層）與一個(gè)氧化鎂或氧化鐵八面體片層結(jié)合而成。
Wang等使用1，1 '-二癸基-4，4'-三亞甲基雙吡啶溴化物（BPy-12-3-12）和1，1 '-雙十二烷基-4，4'-二吡啶溴化物（BPy-12-0-12）分別對(duì)蛭石進(jìn)行改性，經(jīng)過(guò)BPy-12-3-12改性后的蛭石比BPy-12-0-12改性后的蛭石吸附率高很多，對(duì)污水中磺胺甲惡唑的吸附率可達(dá)到95%，而B(niǎo)Py-12-0-12的吸附率僅僅為43%。
4、二氧化硅納米片
在一定條件下，蛭石與鹽酸反應(yīng)可得到高純度的二氧化硅納米片層，得到的產(chǎn)物不僅具有極大的比表面積、孔隙度及剛性骨架，更重要的是，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。
Shen等使用1，3-雙（十六烷基二甲基銨）-2-羥基丙烷二氯化物（BHHP）和N，N ' -雙（十六烷基二甲基）對(duì)亞苯基二溴化銨（BHPD）兩種季銨鹽型雙子表面活性劑對(duì)二氧化硅納米片進(jìn)行改性。研究表明在最佳條件下，未經(jīng)改性處理的二氧化硅納米片對(duì)苯甲酸的吸附量只有18.56mg/g，而B(niǎo)HHP-二氧化硅納米片對(duì)苯甲酸的吸附量為58.44mg/g，BHPD-二氧化硅納米片對(duì)苯甲酸的吸附量為81.72mg/g，由此可見(jiàn)經(jīng)過(guò)改性后的二氧化硅納米片在對(duì)苯甲酸的吸附能力上得到了很大的提高。
5、海泡石
海泡石是一種具有層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽黏土礦物。晶體結(jié)構(gòu)模型屬于鏈狀和層狀過(guò)渡型結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是在兩層硅氧四面體片中間夾有一層鎂氧八面體。海泡石的這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使它也具有很高的陽(yáng)離子交換容量、大的比表面積和孔容積，這些結(jié)構(gòu)及特性使得海泡石有著良好的吸附性。
Zhao等使用N，N'-二（十二烷基二甲基）乙二銨雙子表面活性劑對(duì)海泡石進(jìn)行改性，在最佳條件下，改性后的海泡石對(duì)菲的去除率達(dá)到95%，比原礦的吸附率增加一倍左右，吸附效果有了十分明顯的增強(qiáng)。
歡迎留言