膨潤(rùn)土無(wú)機(jī)/有機(jī)改性

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

⑤無(wú)機(jī)/有機(jī)改性由于多聚合羥基金屬陽(yáng)離子作為柱化劑制備出的柱撐膨潤(rùn)土層間距仍不足夠大，將某些表面活性劑引入膨潤(rùn)土層間可合成出更大孔徑的無(wú)機(jī)/有機(jī)柱撐膨潤(rùn)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(wú)機(jī)柱撐膨潤(rùn)土有機(jī)化時(shí)應(yīng)選擇碳鏈較長(zhǎng)的有機(jī)季銨鹽，這樣可以有效地?fù)伍_(kāi)膨潤(rùn)土的層間距。

任麗以聚吡啶為重點(diǎn)研究對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)狀，采用有機(jī)/無(wú)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(wú)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(guò)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(rùn)土，通過(guò)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(rùn)土和Al/CTAB柱膨潤(rùn)土。最佳合成條件是：OH/AI(摩爾比)為1.8，Al/膨潤(rùn)土=4mmol/g;CTAB/膨潤(rùn)土(質(zhì)量比)為2。Al柱膨潤(rùn)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(rùn)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(guò)濾，用蒸餾水洗滌，至無(wú)法檢驗(yàn)出Br-且濾液無(wú)泡沫為止。所得濾餅在80℃下烘干，110℃下活化1h，粉碎過(guò)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(rùn)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(guò)100目篩的膨潤(rùn)土，攪拌60min，所得的懸浮液在80～90℃烘干粉碎，過(guò)100目篩，即得無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合膨潤(rùn)土。溴化十六烷基三甲基銨的用量固定為膨潤(rùn)土的0.2倍，AICl3用量為0.5～1.0mmolAl/g膨潤(rùn)土。

⑥熱活化熱活化方法是將膨潤(rùn)土在不同溫度下焙燒，通過(guò)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(rùn)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(rùn)土的某些活性和性能的作用過(guò)程，包括超細(xì)粉碎和擠壓。

超細(xì)粉碎是在膨潤(rùn)土的粉碎過(guò)程中利用機(jī)械力作用有目的地對(duì)礦物表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變膨潤(rùn)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(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行超細(xì)粉碎的過(guò)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(rùn)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(rùn)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?rùn)土礦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(rùn)土礦物的表面，提高膨潤(rùn)土與其他無(wú)機(jī)物或有機(jī)物的作用活性。因此，如果在粉碎過(guò)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(rùn)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(rùn)土鈉化過(guò)程中，由于鈣基膨潤(rùn)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(rùn)土的進(jìn)--步鈉化，而擠壓作用可以促進(jìn)鈉化過(guò)程的完善。擠壓鈉化尤其在低級(jí)膨潤(rùn)土的升級(jí)過(guò)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(duì)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(rùn)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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