增强TMA改性膨润土吸附性能的方法研究

本研究报道一种增强有机膨润土硅氧烷表面暴露量的新方法:首先将膨润土层间无机阳离子用Li+交换,然后将Li+部分被有机阳离子四甲基铵(TMA)交换(交换量分别为20%和60% CEC);接下来通过180℃热处理12h将Li+迁移进入膨润土片层内,以降低膨润土电荷密度.由于TMA的柱撑作用,该方法可有效减少常规减电荷方法导致的膨润土层结构塌陷,因此该方法所制备的减电荷有机膨润土具有更大的比表面积及更好的HOCs吸附性能.其中TMA交换量为20% CEC的有机膨润土,其比表面积几乎是传统减电荷方法制得有机膨润土比表面积的2倍(236m2/g vs 131m2/g),进而增强对硝基苯的吸附能力.     

有机膨润土层间硅氧烷表面对亲水性芳香胺的吸附

用3种吡啶阳离子(氯化吡啶、溴化丁基吡啶、溴化十四烷基吡啶)改性制备高、低电荷的有机膨润土,研究其吸附亲水性芳香胺(苯胺和N,N-二甲基苯胺)的性能,并通过有机碳含量分析、粉末X射线衍射、N2-BET等手段表征了有机膨润土的结构,试图揭示有机膨润土层间硅氧烷表面的暴露程度与吸附性能之间的关系.结果表明,通过减少层间电荷和用较小分子尺寸的吡啶阳离子改性,能在膨润土层间暴露较大面积的硅氧烷表面,从而增强对亲水性有机物的吸附.如在六种吡啶盐改性的有机膨润土中,用最小分子尺寸的吡啶阳离子(氯化吡啶)改性的低电荷膨润土(L-HP)具有较大的内比表面积(145 m2·g-1)和孔容(0.082 mL·g-1),显示出较强的吸附性能,对水中20 mg·L-1的N,N-二甲基苯胺和苯胺的去除效率分别为85.6%和52.8%.研究结果为进一步开发新型高效有机膨润土吸附材料提供理论依据.     

膨润土改性及其在分散大红溶液脱色处理中的应用

采用新型无机—有机改性方法，对浙江临安膨润土进行改性，有效地将双长链阳离子表面活性剂引入膨润土层间，从而提高了有机膨润土的亲油性和对废水中有机污染物的吸附能力。     

有机膨润土吸附水中有机物的盐效应及其机理

实验室模拟研究了一系列双阳离子有机膨润土对水中不同浓度的对硝基苯酚的吸附性能.结果表明,土样有机碳含量越高,对硝基苯酚初始浓度越低,有机膨润土对其吸附性能越好.试验了多种无机盐对有机膨润土吸附性能的影响,发现盐效应与离子荷径比和膨润土改性表面活性剂有关.无机盐阳离子相同时,盐效应与阴离子荷径比成反比;无机盐阴离子相同时,与阳离子荷径比成正比.单阳离子有机膨润土的盐效应呈负效应,长短碳链比例相当的双阳离子有机膨润土的盐效应呈正效应.     

改性低品质膨润土处理柴油废水

选择阴阳离子十六烷基三甲基溴化铵CTMAB-十二烷基磺酸钠SDBS改性低品质膨润土,在8%的CTMAB:SDBS=5:1有机膨润土用量6.0 g/L,温度30℃,pH4~8之间,搅拌速度150 r/min,搅拌时间30 min的最优条件下,对50.0 mg/L的柴油吸附量可达到8.06 mg/g。改性后膨润土阳离子交换容量增加了1.6倍。红外光谱图和XRD谱图显示,表面活性剂已经进入膨润土层间。有机膨润土可同时吸附废水中的重金属铬和柴油,吸附均符合Freundlich等温式,对柴油的吸附是分配作用和表面吸附共同作用的结果,对重金属铬主要是表面吸附。     

阳-非离子有机膨润土对水中硝基苯的吸附作用

分别用阳离子表面活性剂CTMAB、非离子表面活性剂Triton X-100及其混合物改性膨润土制得一系列的单阳离子、单非离子、阳-非离子有机膨润土.比较了它们对水中硝基苯的吸附性能及机理.结果表明,有机膨润土吸附水中硝基苯的等温吸附曲线呈线性,主要为分配作用所致,分配作用的大小由有机膨润土有机碳含量决定,并与改性时表面活性剂的种类、组成及配比有关;阳-非离子混合表面活性剂改性的有机膨润土有机碳含量(foc)高于相应的单阳离子和单非离子有机膨润土有机碳含量的和,因此,阳-非离子有机膨润土对水中硝基苯的吸附能力显著增强.     

无机—有机膨润土对活性艳红染料废水的处理

对天然膨润土进行有机、无机以及无机—有机改性。结果表明无机—有机改性土能将有机长链季铵盐很好的插入膨润土层间 ,大大增大了它的吸附能力。并研究了改性后的膨润土在吸附活性艳红 X-3 B染料废水中的应用 (与活性炭进行了比较 )。     

苯蒸气在有机膨润土上的吸附行为研究

探讨了苯蒸气在膨润土原土、单阳离子有机膨润土及阴－阳离子有机膨润土上的吸附性能、机理及影响因素。结果表明，有机膨润土对苯蒸气有良好的吸附性能，两种阴－阳离子有机膨润土对气态苯的吸附能力大于单阳离子有机膨润土，表现出较强的协同吸附作用；有机膨润土对气态苯的吸附作用主要由分配作用所致，等温吸附线呈线性，吸附系数（Kd)与有机膨润土的有机碳含量（foc）成正相关，与温度及比表面积成负相关，吸附速率（r)与有机碳含量成正相关。有机膨润土具有较大的开发、应用潜力。     

CTMAB/CPAM复合改性膨润土吸附水中苯酚和硝基苯

用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)改性膨润土,制得系列CTMAB-膨润土(C-Bt)、CPAM-膨润土(P-Bt)和复合改性膨润土(C/P-Bt).采用XRD分析了各类有机膨润土的底面间距,并比较了它们吸附水中苯酚和硝基苯的性能.结果显示,C/P-Bt的底面间距大于相应的C-Bt和P-Bt,表明CTMAB与CPAM能同时层插到膨润土层间.C/P-Bt吸附性能优于C-Bt及C-Bt加P-Bt,在相同平衡浓度下(苯酚为7 045 mg/L,硝基苯为409 mg/L),60C/4%P-Bt对苯酚和硝基苯的吸附量分别为150 mg/g和69 mg/g,吸附量比60C-Bt分别提高了26%和28%,比60C-Bt加4%P-Bt分别提高了22%和26%,表现出明显协同吸附效应.这说明CTMAB在C/P-Bt层间的排列模式受CPAM的影响,形成了对有机物亲和能力更强的吸附介质.该新型有机膨润土在有机污染控制中有良好的应用前景.     

十六烷基三甲基季铵盐-乙硫醇铵盐复合改性膨润土吸附性能研究

用十六烷基三甲基季铵盐(HDTMA)和乙硫醇铵盐(AET)双阳离子同时复合改性内蒙钙基膨润土(NMB),制得新型吸附材料HDTMA-AET-NMB.利用X射线衍射(XRD)、热分析(TG-DTA)、红外光谱(FT-IR)及N2-BET等测定发现,复合改性膨润土的表面性质和层间结构已发生显著改变.对重金属离子Cd2+和对硝基苯酚(PNP)的吸附研究表明,HDTMA-AET-NMB能协同吸附混合水溶液中的目标污染物,对水中重金属离子的吸附机理是膨润土层间的AET与被吸附的Cd2+形成了稳定的配合物;对水中对硝基苯酚的吸附源于其在长碳链疏水介质中的分配.复合改性膨润土可望应用于重金属-有机物混合废水的处理.     

HDTMA改性蒙脱土对土壤Cr(Ⅵ)的吸附稳定化研究

以钠基蒙脱土为原料,十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)为改性剂,制备了系列有机蒙脱土改性材料,并将其用于Cr(Ⅵ)污染土壤的稳定化处理研究.红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜、氮气吸附脱附、阳离子交换量以及电动电位等表征结果表明,随着HDTMA投加量的增加,蒙脱土层间距从1.25 nm增加到2.13 nm,表面粗糙度下降,比表面积从38.91m~2·g~(-1)降低到0.42 m~2·g~(-1),可交换的阳离子数量从62 cmol·kg~(-1)降低到9.9 cmol·kg~(-1),且表面电性由-29.1 m V升高到5.59m V.毒性浸出实验结果表明,材料的有效性与土壤初始Cr(Ⅵ)浓度、蒙脱土的投加量、养护时间以及HDTMA的改性量均有关.随着HDTMA改性量的增加,有机改性蒙脱土对Cr(Ⅵ)的物理吸附作用下降而对污染物的静电作用增强,静电吸附作用是改性蒙脱土对土壤Cr(Ⅵ)的稳定化效果增强的主要原因.     

微波增强有机膨润土合成-废水处理一体化吸附染料的效率与机理

提出了利用微波增强有机膨润土合成-废水处理一体化技术吸附处理染料的方法.探讨了微波增强一体化技术吸附处理中性红的适宜条件、饱和吸附量、吸附反应动力学和作用机理.结果表明,影响吸附处理效果因素的主次顺序为表面活性剂用量、土量和处理时间,微波增强一体化吸附处理中性红的适宜条件为土/水=1/1 000(质量比),CPC浓度120 mg/L(相当于原土的阳离子交换容量28%),微波处理时间60s.与传统的有机膨润土吸附处理方法相比,微波增强一体化技术处理较高浓度染料废水的效果较好,饱和吸附量提高,表面活性剂用量大幅减少,吸附处理染料的速度大幅增加.     

应用多元线性溶剂化能关系研究有机膨润土的吸附特征

以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)制备的有机膨润土为代表,设置有机膨润土中CTMAB的负载量为1.0倍的阳离子交换量(CEC),测试了其吸附酚类、胺类、硝基类等25种有机物的有机碳标化的吸附系数(K∝)值.在此基础上,运用多元线性回归方法得到了有机膨润土吸附有机物的多元线性溶剂化能关系(LSER)模型,以明确各种作用...     

微波合成有机膨润土及其吸附水中有机物的性能

采用微波辅助合成法制备有机膨润土.试验表明,其最佳条件是表面活性剂(CPC)的用量为膨润土阳离子交换容量(CEC)的 80%～100%,微波能量为420J/mL.在微波的作用下,有机膨润土合成反应速度有较大提高,反应活化能从常规合成的44.83kJ/mol降低到5.23kJ/mol.与常规湿法合成的有机膨润土相比,微波法合成的 CPC 有机膨润土的层间距增加 12.8%,有机碳含量提高 32.5%,比表面积降低 33.9%,在废水处理过程中不易脱附,对酸性大红的吸附处理效率提高 50.89%.     

黑土不同粒径有机-矿质复合体对镉的吸附特性

采用振荡平衡法研究了黑土不同粒级有机-矿质复合体对Cd2+的吸附等温过程和吸附动力学过程,并采用常见数值模型进行了拟合. 结果表明,原土及各粒级复合体对Cd2+的吸附量随平衡液中ρ(Cd2+)的增加而增加. 各粒级组分对Cd2+的吸附量表现为黏粒＞粉粒＞原土＞粗砂＞细砂. Langmuir和Freundlich方程对Cd2+的等温吸附过程均有较好的拟合效果,线性方程拟合效果较差. 最大吸附量与吸附作用强度均呈随粒径增大而减小的趋势. 对影响最大吸附量和吸附作用强度的因子进行回归分析表明,w(有机质)、CEC(阳离子交换量)和比表面积的影响较大,其中w(有机质)是最主要因素,CEC和比表面积的影响次之. 各粒级复合体对土壤吸附Cd2+的贡献率为粉粒＞细砂＞黏粒＞粗砂,99%的Cd2+吸附在＜200 μm的组分上. 不同粒级组分对Cd2+的吸附动力学过程可分为0~20 min的快速反应阶段（吸附量均达到饱和吸附量的90%以上）和慢速反应阶段. 各组分对Cd2+的吸附符合二级动力学过程,表明吸附过程以化学吸附为主,并且吸附速率随颗粒粒径的增大而减小.      

多环芳烃在水/有机膨润土间的分配行为

用阳离子表面活性剂（DTMAB、BDTDAB、CTMAB、OTMAB）改性膨润土制得一系列有机膨润土．研究了萘、菲、蒽、苊４种多环芳烃（PAHs）在水／有机膨润土间的分配行为;描述了多环芳烃在水／有机膨润土间的分配系数（K_oc）与有机物本身性质（K_oc、S）之间的关系．结果表明,萘、菲、蒽、苊在水／有机膨润土间的分配系数（K_oc）基本为一常数,与有机膨润土吸附介质无关,相应的分配系数为 2.247×10⁴、2.621×10⁵、2.106×10⁵、5.085×10⁴,其值比多环芳烃在土壤（沉积物）的K_oc大约高10～20倍,这是有机膨润土可用于污染土壤和地下水修复的必要条件之一．     

植物多酚改性膨润土吸附重金属镉实验研究

对钙基膨润土、酸活化膨润土、自制单宁酸改性膨润土,通过表征测试研究了膨润土改性后的形态结构变化。结果表明:单宁酸改性膨润土较钙基膨润土结构未发生较大变化;并分别探讨了不同投加量、反应pH及不同初始浓度对单宁酸改性膨润土吸附镉的影响。实验表明:单宁酸改性膨润土对Cd2+的吸附性能优于钙基膨润土及酸活化膨润土,在材料用量越小及反应pH越低时,单宁酸对膨润土吸附Cd2+的促进作用越明显。单宁酸改性膨润土对Cd2+的吸附能用Langmuir吸附方程进行描述,其最大吸附量约为31.25mg/g,比钙基膨润土提高了20.6%。本研究将为非金属矿物在水体及土壤重金属污染修复方面的应用提供理论基础和科学依据。     

阳离子聚丙烯酰胺改性膨润土对靛蓝的吸附性能

采用CPAM(阳离子聚丙烯酰胺)改性膨润土作为吸附材料,对靛蓝进行吸附研究,考察膨润土投加量、溶液的pH、反应温度、吸附时间及溶液初始ρ(靛蓝)对吸附效果的影响,并对膨润土的性能进行了表征. 结果表明,CPAM改性膨润土对靛蓝的去除率随着投加量的增加迅速增加,最佳投加量为3g/L,达到吸附平衡所需时间为40min. 当溶液pH为4.0~10.0时,CPAM改性膨润土均能保持较大吸附量,并且pH的变化对吸附量影响较小;当溶液pH大于10.0时,吸附量明显降低. CPAM改性膨润土对靛蓝的吸附动力学符合拟一级动力学方程,热力学符合Langmuir和Freundlich方程,回归系数均达0.99以上;pH为6.0时,最大吸附量为5287.0mg/g,是未改性膨润土吸附量的21.4倍,吸附性能比未改性膨润土有显著提高. 通过比表面积的测定及红外光谱和透射电子显微镜分析发现,CPAM与钠基膨润土土层中的阳离子发生离子交换反应,CPAM改性膨润土疏水性增强,层间结构发生变化,同时外比表面积增大,对有机染料的吸附作用增加,说明改性后的膨润土在结构和性能上明显优于未改性膨润土.      

改性膨润土作为反应型材料的双层防渗层性能研究

通过静态实验对粘性土、450℃高温焙烧膨润土和双阳离子有机膨润土吸附垃圾渗滤液中污染物的能力进行对比,并以新鲜垃圾渗滤液为对象,对粘性土/450℃高温焙烧膨润土双层防渗层和黏性土/双阳离子有机膨润土双层防渗层的防渗性能和截污能力进行研究.结果显示,黏性土、450℃高温焙烧膨润土和双阳离子有机膨润土对垃圾渗滤液中污染物的吸附平衡时间均为24 h; 450℃高温焙烧膨润土和双阳离子有机膨润土对垃圾渗滤液中COD和NH+4的吸附作用均大于黏性土.同时, 2种双层防渗层的渗透系数分别能达到1.31×10^-8 cm·s^-1和2.80×10^-8 cm·s^-1;黏性土/450℃高温焙烧膨润土双层防渗层对于NH+4有较强的吸附能力,而黏性土/双阳离子有机膨润土双层防渗层对有机污染物质有很强的吸附能力,对COD的衰减率比前者高出33.82%.故针对垃圾填埋场不同污染物类型的差异可以选择不同改性膨润土作为反应型材料构建双层防渗层模式.     

改性膨润土吸附-催化氧化处理染料废水

研究了几种不同阳离子交换容量(CEC)的羟基铁柱撑膨润土吸附处理含亚甲基蓝染料的废水并利用铁的催化性能将污染物催化氧化,实现吸附剂再生。催化氧化过程中加入H2O2并利用超声波强化污染物降解。考察了H2O2用量、铁离子含量等因素对羟基铁柱撑膨润土再生效率的影响。结果表明在H2O2浓度为0.5mol/L、pH值为3.5、超声波功率90W的条件下超声3h,60%CEC羟基铁柱撑膨润土的回收率可达近80%,并且50%和60%CEC的羟基铁柱撑膨润土再生6次后对亚甲基蓝的吸附率仍保持在90%左右,证明其具有良好的重复利用性,并初步探讨了羟基铁柱撑膨润土的再生机理。