膨潤土與有機(jī)陽離子的相互作用

膨潤土與有機(jī)陽離子的相互作用

膨潤土結(jié)構(gòu)中鋁氧八面體層的部分Al3+被Mg2+所取代，使膨潤土層帶上負(fù)電荷,為了平衡這些負(fù)電荷，常有一些金屬離子（如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等）嵌入膨潤土層間，這些離子能被其它金屬離子（如Cu2+、Ru2+、Fe3+等）交換，也能與有機(jī)離子（如季銨陽離子、一些陽離子染料等）發(fā)生離子交換反應(yīng)，把這些有機(jī)陽離子帶入膨潤土層間。膨潤土生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，對膨潤土生產(chǎn)線上的要求也是比較高的。有機(jī)陽離子的引入，使膨潤土層間距增大，有機(jī)相增加，對膨潤土的吸附特性具有顯著的影響。

（1）膨潤土與有機(jī)陽離子的反應(yīng)機(jī)理 膨潤土與有機(jī)陽離子的反應(yīng)機(jī)制與其反應(yīng)產(chǎn)物――有機(jī)膨潤土的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

Step Hen等（1988）把十六烷基三甲基銨陽離子（HDTMA）經(jīng)離子交換進(jìn)入膨潤土層間后，發(fā)現(xiàn)膨潤土對水溶液中 的苯、二氯苯、全氯乙烯等有機(jī)物的吸附量比原來的膨潤土多10～30倍。據(jù)此推測，有機(jī)陽離子進(jìn)入膨潤土包括上述兩個階段：離子交換吸附和分配吸附。

吳平霄（2003）則稱這種分配吸附為疏水鍵吸附，他認(rèn)為膨潤土對有機(jī)物的吸附有離子交換吸附和疏水鍵吸附兩種。通常有機(jī)陽離子與膨潤土的離子交換反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行。當(dāng)加入的有機(jī)陽離子量小于膨潤土的離子交換能力（CEC）時，所有的有機(jī)陽離子基本上都通過離子交換吸附在膨潤土中。即使在高離子強(qiáng)度的鹽溶液中，也很難置換出有機(jī)陽離子。而當(dāng)加入的有機(jī)陽離子量大于膨潤土的CEC是，已存在于膨潤土層間的有機(jī)物通過疏水鍵吸附溶液中的有機(jī)物，形成帶電復(fù)合物。這種吸附作用與有機(jī)陽離子在黏土礦物層間的排列方式有關(guān)。

馮波等（20O2） 研究結(jié)果表明，膨潤土在吸附有機(jī)陽離子過程中. 隨著進(jìn)入膨潤土層間的有機(jī)陽離子的增加，膨潤土的電動勢由負(fù)值向正值變化。當(dāng)進(jìn)入膨潤土層間的有機(jī)陽離子與膨潤土的CEC等當(dāng)量時，膨潤土表現(xiàn)出零電位。在電泳現(xiàn)象中表現(xiàn)為當(dāng)有機(jī)陽離子進(jìn)入膨潤土層間的量小于CEC時，膨潤土顆粒向正極移動；當(dāng)進(jìn)入膨潤土層間的有機(jī)陽離子的量大于CEC時，膨潤土顆粒向負(fù)極移動。這也證明了膨潤土對有機(jī)陽離子存在兩個階段的吸附。

膨潤土吸附有機(jī)離子的量與膨潤土的CEC以及所含離子的種類有關(guān)，也與有機(jī)陽離子的種類有關(guān)。例如，Zhong等的研究表明，用相當(dāng)于CEC150%的HDTMA可能把95%的鈉基膨潤土中的Na+交換出來，但只能把75%的K+交換出來。如果用結(jié)晶紫（CV）陽離子染料與無機(jī)膨潤土進(jìn)行離子交換反應(yīng)，只要用相當(dāng)于CEC的量就能把所有的無機(jī)離子交換出來， 這是因為CV染料對膨潤土的吸附系數(shù)顯著大于無機(jī)離子。

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