膨润土的有机改性及其应用

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1、膨润土的有机改性及其应用董元锋，刘温霞(山东轻工业学院制浆造纸省级重点学科，山东济南250100)摘要：综违了膨润土的基卒概况，膨滴土的有机改性原理与方法。有机膨涡土在造纸工业中可用作助留助漂荆；与cPAM组成微粒助留体系，用作吸附剂处理造纸黑渡、造纸过程中的树脂，处理印染废水以及吉芳香类化舍物、重金属离子、硫氰根离子和有机农药等的工业废水，井对这些领域中的应用前景作了晨望。美键词：确机膨润土；改性原理；改性方法；微粒助留；吸附；废水处理；应用膨满土(BentoTi旧又名“斑脱岩”、。膨土岩”，是一种矿物成分以蒙脱石(Montm矗U0nite)为主的粘土岩。自18世纪在美

2、国怀俄明州Bemon镇首先发现钠基膨润土而得名BentoIlite，因水易渗透进人其层间而膨胀，故又称膨润土。蒙脱石是一种用途广、用量大、资源储量丰富且价格低廉的非金属矿产资源，全世界各大洲都有蒙脱石矿藏。我国的蒙脱石储量丰富，有26个省(自治区)有矿(点)，资源量达75亿t以上，其中探明储量(B+c+D)级储量23亿t，大型以上矿床12个，储量达18．6亿t，仅次于美国届世界第2位，现开采量200万t左右叱膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，其晶体结构是在2层硅氧四面体中间夹着l层铝氧八面体，组成2：1的层状硅酸盐结晶结构，具有较大的比表面积与离子交换容量，良好的吸附性，可用

3、作絮凝剂处理工业废水中的污染物。但由于其表面极强的亲水性，未经改性的膨润土(原土)吸附处理有机物的性能较差，而影响其吸附性能田。人们经常采用季铵盐表面活性剂改性制成有机膨润土，大大提高膨润土的吸阡』性能，其去除水中有机物的能力比原土高几十至几百倍四。膨润土在水处理中的应用可追溯到20世纪30年代，但直到20世纪60年代，膨润土才逐渐被用来吸附处理水中的有机物㈣。20世纪80年代以来，膨润土在环境保护中的应用取得了较大进展．它主要用于废水净化处理、油污处理、废塑料处理、城市垃圾处理、空气净化与废气处理、放射眭废物和危险废物的处理8；其中用于废水处理的报道最多。特别是有机膨润

4、土极大改善了膨润土对有机物的吸附性能，提高了废水中有机物的去除率。有机膨润土在地下水及土壤污染修复方面的应用研究也取得了较大进展，但迄今研究最多的是将有机膨润土用于吸附处理水中的有机污染物，并对吸附机理、规律及影响因素作了较深人的研究。1改性膨润土的吸附机理1．1物理吸附由于废水中的吸附质与膨润土吸附剂问的分子引力作用，膨润土可吸附废水中存在的污染物。物理吸附在低温下就能进行，但由于吸附质与吸附剂作用力主要是范德华力r11，所以吸附选择性不强。。1．2交换吸附废水中的吸附质离子靠静电引力作用聚集到膨润土表面上时，膨润土释放等当量层问可交换性阳离子。完成吸附过程。吸附结合力

5、为离子键罔。对有机离子吸附质，大离子比小离子更易被吸附．因为有机大离子与蒙脱石作用时不仅起阳离子交换作用，范德华力也起相当大作用，离子越大．范德华力越大，被吸附也越多朔。一般说来，实际的废水吸附处理中往往是2种吸附机理综合作用，只有在特定废水处理中某种吸附可能是主要吸附行为。2有机膨润土的翩备2．1改性原理自然界中的膨润土70％以上是以钙基形式存在的，钙基膨润土的吸附性能较差，为提高其吸附性能及在有机介质中的溶胀性、高分散性和触变性，人们常对其进行有机改性。利用有机改性剂的有机分子、离子、聚合物代替水化阳离子进入膨润土层问，以共价键、离子键、偶极键以及范德华力与之结合，从

6、而形成有机膨润土或有机膨润土复合物。有机膨润土是指用有机阳离子或有机化合物，取代蒙脱石层问可交换性阳离子或吸附水，使其失去或部分失去吸附水，生成的一种疏水亲油的膨润土——有机复合物。根据改性所用表面活性剂的不同，可将有机膨润土分为单阳离子、双阳离子、两性、非离子及其他类型有机膨润土阳。常用的有机改性剂是季铵盐表面活性剂，季铵盐阳离子与蒙脱石层问可交换阳离子(主要是钠离子)发生离子交换反直，使有机基团覆盖于蒙脱石矿物表面，其表面性能由亲水疏油变为疏水亲油。与原土相比，有机膨润土层间距明显增大，性能也有较大的改善。2．2改性方法有机膨润土常用的改性方法有干法、湿法与预凝胶法。

7、2．2．1干法干法是将含质量分数为20％一30％水的精选钠基膨润土(也可直接用钙基膨润土)与有机覆盖剂混合．加热均匀，经挤压而制成含一定水分的有机土，或经进一步烘干、粉碎，制成粉状产品，也可直接将其分散于有机溶剂中制成凝胶或乳胶体产品。此法对原料的纯度要求较高：而且必须是钠基膨润土，同时存在能耗高、产品均一性差的缺点。2．2．2湿法湿法是将一定细度的膨涡土粉配成一定质量分数的矿浆，经分离提纯、钠化改型后，再加入长碳链有机覆盖剂覆盖，有机阳离子取代蒙脱石层问金属离子，使层间距扩大至17—30A，形成疏水性有机膨润土：再经过滤脱水