蒙脱石层电荷与有机改性蒙脱石凝胶性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东两不同产地膨润土中的钙基蒙脱石矿物M1和M2,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷:M1单位半晶胞的层电荷为0.38,M2单位半晶胞的层电荷为0.59;利用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱石进行有机改性,并对有机蒙脱石凝胶性能和层电荷的相关关系进行研究。研究发现:蒙脱石单位半晶胞的层电荷越低,在水中的分散性越好,越有利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石在二甲苯和乙醇体系中的凝胶性能越好(如M1);蒙脱石单位半晶胞的层电荷越高,在水中的分散性越差,越不利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石产品的凝胶性能较差(如M2)。     

CTMA-蒙脱石吸附苯分子的分子动力学模拟研究

有机粘土对疏水性有机污染物吸附性能良好,在环境有机污染控制中有广阔的应用前景。明确有机污染物在有机粘土上吸附的微观结构特征是探明其吸附机理,提高其污染控制效率的关键。论文以十六烷基三甲基铵阳离子改性蒙脱石(CTMA-Mont)为有机粘土代表,采用分子动力学模拟技术,模拟研究了水环境条件下CTMA-蒙脱石对典型疏水性有机污染物苯的吸附特征,得到了CTMA-Mont层间域内原子尺度微观结构。研究发现苯分子主要吸附在CTMA烷基链聚集体内,而蒙脱石硅氧烷表面由于受到烷基链的竞争而对苯分子的吸附能力较弱。随着CTMA负载量的增加,层间域内烷基链聚集体的体积增大,因而能为苯分子提供更多的吸附位点,CTMA-Mont吸附性能相应增强。     

有机柱撑粘土(蒙脱石)的研究进展

有机柱撑蒙脱石是近年来受到广泛关注的一类有机-无机粘土复合材料，其优异的性能使其在许多领域都有巨大的应用潜力。本综述了有机柱撑蒙脱石的起源、发展、主要类型，探讨了有机柱撑蒙脱石的研究方向。     

十八烷基三甲基铵改性蒙脱石的结构和凝胶性能关系研究

利用小角X射线衍射技术研究在不同的十八烷基三甲基铵盐用量下制备的有机蒙脱石的结构特征,将具有不同晶体结构特征的有机蒙脱石分别分散在二甲苯、乙醇混合相和0#柴油中,测定在相应溶剂体系中的凝胶性能,研究发现当十八烷基三甲基铵盐的用量小于0.9 CEC时,十八烷基三甲基铵盐阳离子在蒙脱石层间呈单层平卧排列,由于在有机溶剂中蒙脱石得不到充分的剥离而导致有机蒙脱石的凝胶性能较差,表现为有机凝胶的粘度和胶体率都较低;当十八烷基三甲基铵盐的用量在0.9 CEC~1.8 CEC时,十八烷基铵阳离子在蒙脱石层间呈单层倾斜排列,在有机相中蒙脱石不仅能得到充分的剥离,而且能形成稳定的"卡房式结构",使有机凝胶的黏度和胶体率分别最高达到23 000mPa.s和100%;而当十八烷基铵盐的用量大于1.8 CEC时,十八烷基铵有机物在蒙脱石层间呈胶束排列,尽管在有机相中能得到充分的剥离,但由于过量的有机阳离子中和了蒙脱石层面的负电荷,在体系中不能形成稳定的"卡房式结构",使有机蒙脱石的凝胶粘度较低,而胶体率较高。     

不同链长季铵盐干法球磨插层蒙脱石的研究

蒙脱石在化工、环境、材料等领域有着广泛的应用。有机蒙脱石因其既具有无机膨润土优良的膨胀性、吸附性和分散性,又具有疏水亲油的巨大比表面,以及与有机物很好的亲和性和相容性等优异性能,广泛应用于有机废水处理(凌辉,2011)、钻井液用成膜剂制备(苏俊霖,2011)、     

有机蒙脱石层间微结构的分子模拟

采用分子动力学模拟方法,对舍烷基长链阳离子表面活性剂改性有机蒙脱石的层间域内分子环境及烷基长链排列状况进行模拟研究,并考察改性剂负载量与层间域含水量的改变对烷基链排列方式和活动性以及表面活性剂离子中N,C原子的分布状况的影响.1.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在含少量水的情况下(干态),N,C原子均呈双层分布,表明烷基长链为双层平卧排列.含水量的提高(湿态)会导致烷基链从双层分布向在层闻域内均匀分布转变.2.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在舍少量水的情况下(干态),烷基链呈双层倾斜分布于层间域内,烷基链的头部靠近四面体片层.含水量的提高(湿态)对烷基链在层间域内分布状态影响有限,但会导致烷基链整体向层间域中心平面移动,水分子优先占据靠近四面体片层的位置.     

蒙脱石改性及其吸附脱色性能研究

根据蒙脱石层间域的活性，采用无机物插入，对其进行改性，研究了各种改性蒙脱石对红色染料的脱色性能，结果表明，改性蒙脱石的脱色性能比原土有较大的增强，以一种脱色性能较好的改性蒙脱石为代表，探讨了脱色的适宜条件，并考察了脱色机理。     

改性蒙脱石及其污染控制研究进展

蒙脱石具有二维纳米片层结构和阳离子交换能力,其结构和功能易调控,且蒙脱石廉价易得、环境友好,因而被广泛应用于环境污染控制领域。本文综述了改性蒙脱石在污染控制领域的研究进展:将实验研究与分子模拟结合,明确了有机蒙脱石的微观结构及吸附特征;通过有效的结构改性方法,增强了改性蒙脱石的污染控制效能;研制了纳米颗粒改性的蒙脱石,具有良好的污染控制效能。     

黏土矿物污染控制材料及其高效利用

黏土矿物具有特殊的纳米片层结构、含可交换性层间阳离子、微观结构及表面物理化学性质易调控;因此,黏土矿物及其改性产物对多种环境污染物有良好的吸附/催化性能,在污染控制领域有良好的应用前景。近年来,课题组以蒙脱石和层状双金属氢氧化物(LDH)为代表,研究了它们在污染控制领域的资源利用:1)研究了蒙脱石、LDH、LDO(LDH煅烧产物)对染料分子的吸附特征,发现它们对染料分子的吸附性能可优于活性炭;通过碳化处理废弃黏土矿物的方法,制备了系列类石墨烯纳米碳材料及多孔碳材料,所得碳材料显示了良好的电催化性能或吸附性能。2)研究了蒙脱石对重金属离子的吸附特征,并通过热处理实现了重金属离子的层间域/片层结构内的原位锁定。3)研究了羟基金属改性蒙脱石对重金属离子和含氧酸根的协同吸附机制,并发现吸附产物(如吸附了磷酸根和Cu2+的羟基铁柱撑蒙脱石)可用于光催化降解有机污染物。4)综合运用实验研究和分子模拟技术,研究了有机改性蒙脱石对疏水性有机污染物的吸附机制,发现表面活性剂堆垛密度是决定有机黏土吸附性能的关键因素,并采用阳离子聚合物来调控层间域表面活性剂堆垛密度,优化了有机黏土吸附性能。5)采用阳离子表面活性剂和羟基金属共同插层的方法,制备了有机-无机复合蒙脱石,发现了其能同时吸附有机物和含氧酸根离子。课题组的研究工作综合运用了实验研究和分子模拟,包括了基础理论研究和应用研究,涉及了黏土矿物及其改性产物的吸附、催化性能,并探讨多种废弃黏土矿物的资源回用技术。研究结果对实现黏土矿物在污染控制领域的高效资源利用提供了新信息。     

膨润土的改性及在有机废水处理中的应用

膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩，应用广泛，目前已越来越多的应用于废水处理中，但未经处理的膨润土吸附脱色的性能较差，故一般用于废水处理的膨润土往往要经过一次或两次改性处理，以增大其比表面积，改善其吸附能力，常用的改性方法有两种：活化法，添加改进剂法，改性膨润土具有吸附脱色性能优良，废水处理效果好等特点，从而扩大了其应用范围。     

蒙脱石有机反应及产物的应用

评述了蒙脱石有机反应的某些新进展，对反应产物的生产和应用作了介绍，提出了加强蒙脱石有机反应研究的五点认识，引用参考文献８４篇。     

用于有机废水处理的改性膨润土的制备新方法研究

提出一套不同于传统工艺的有机化膨润土制备方法,并首次采用COD(化学需氧量)与XRD(X射线衍射)双重指标衡量有机化膨润土的合成效果。COD测试表明,选择合适的改性剂种类和用量,是制备废水处理用有机化膨润土的两个前提。XRD分析说明,新工艺制备的有机化膨润土中蒙脱石的d001明显增大,有机改性剂长链分子已经插入蒙脱石矿物层间,合成效果良好。新的有机化膨润土合成工艺省去了过滤、洗涤、烘干、粉碎等步骤,能耗大大降低,成本优势明显,能够有力地促进有机化膨润土在废水处理领域的规模化应用。     

有机膨润土的合成与特性研究

利用二甲基羟乙基十八烷基季铵盐[(CH)2(HOC2H4)(C15H37)NCl]与钠基蒙脱石进行离子交换反应，合成了有机膨胀土，采用化学，X－射线射，差热，红外吸收光谱和凝胶试验应运地其物化性能进行了研究，膨润土的d001由原来的1.250nm变至4.016nm，它在硝基苯，二甲苯－甲醇，紫油－水中具有良好的分散性和流变性，廉政明湖北某矿的膨润土制备有机土有较好的开发利用价值，本文提出了有机覆盖剂用量的计算公式，并对有机膨润土的覆盖和溶剂化机理进行了探讨，指在有机蒙脱石中，有机阳离子按定向排列或吸附于上下层面上，均为双层吸附，有机蒙脱石的层产距是有机阳离子的有效长度L及其层夹角θ的函数，d001＝L.sinθ 0.96，有机土的溶剂化和凝胶化性能主要取决于蒙脱石的有机化程度和溶剂的性质。     

配合物改性蒙脱石及其对直接大红染料的吸附性

利用蒙脱石的层间活性,用过渡金属离子与配位体生成的配合物改性蒙脱石,通过测定改性蒙脱石对直接大红染料的脱色性及XRD图,研究配合物的中心离子种类、配位体种类、制备方法等对蒙脱石层间结构及吸附较大分子化合物性能的影响。结果表明,带正电的配合物离子能够有效进入蒙脱石层间、增大层间距;4或6配位数的配合物改性蒙脱石能明显提高对染料的吸附性;采用金属离子为先驱体,先插入蒙脱石层间,再原位生成配合物的两步法效果较好。     

蒙脱石中性化改性实验研究

使用表面活性剂HDTMAB对含有蒙脱石等粘土矿物的膨润土进行不同程度的有机改性,并利用自由膨胀率的实验方法定量描述改性膨润土在水以及甲苯介质中的膨胀规律。对实验结果进行数学分析后发现,随着改性剂用量的加大,改性膨润土在水介质中的自由膨胀率明显降低,而在甲苯介质中的自由膨胀率显著上升,当改性剂用量约为15%时,改性膨润土在水以及甲苯介质中都没有发生剧烈膨胀。依照上述膨润土的改性方法,对胜利油田提供的岩心样品进行了有机改性,并得到了相同的规律。由此得出,严格控制改性剂用量可以实现蒙脱石的中性化改性。利用这一规律,将适量的改性剂注入地下,既能够缓解油气田储层中蒙脱石的水敏膨胀危害,又不会造成过量的油脂分子吸附于矿物表面。     

锆基柱撑蒙脱石研究进展

锆基柱撑蒙脱石是近年来多孔材料研究的热点之一。由于大的比表面积、层间距以及孔容积，而具有良好的吸附与催化性能。近年来，锆基柱撑蒙脱石的研究进展主要集中在多种复合柱撑蒙脱石的制备，其应用多在有机物、重金属吸附和催化有机反应等方面，而对柱撑机理、层间结构的研究较少，有待深入。     

干、湿态单/双链表面活性剂柱撑蒙脱石层间微结构及分子环境比较

以含不同烷基碳链长度(8、12或16个碳原子)的单/双链阳离子表面活性剂对内蒙蒙脱石样品进行了柱撑改性。用XRD和FTIR方法研究了柱撑改性后干、湿样品的层间微结构和分子环境。单链柱撑样品中,烷基链长度增加,柱撑高度也增大。湿样的柱撑高度大多高于干样品,衍射图峰形更为规整,柱撑结构更为均一;双链柱撑样品也是柱撑高度与烷基链长度正相关,但其湿样品的底面间距反而小于干样品。同时,亚甲基伸缩振动的变化趋势与层间距的变化趋势基本一致,即当烷基链长度或数目增加时,有机蒙脱石层间有机相分子的环境更接近于似固态。     

邻菲罗啉对蒙脱石吸附性的影响

为了提高蒙脱石对大分子物质的吸附性,利用邻菲罗啉可与过渡金属离子形成配合物的性质,用两种方法对蒙脱石加以改性。通过测定改性蒙脱石对染料的脱色性及分析XRD图,研究邻菲罗啉的配合物的生成方式对蒙脱石层间结构及吸附性能的影响,并探讨了改性蒙脱石的热稳定性。结果表明,邻菲罗啉能够进一步撑开层间含有过渡金属离子的蒙脱石片层,使层间距明显增大到1.76nm以上;采用过渡金属离子为先驱体,先插入蒙脱石层间、再原位生成配合物的两步法能获得既增大层间距、又提高有序度的良好效果;改性蒙脱石在400℃以下具有很好的热稳定性。     

3-氨丙基三乙氧基硅烷改性蒙脱石对Sr2+的去除研究

粘土矿物由于其表面活性高、性质稳定、价格便宜等特点,作为一种很好的环境修复材料而得到广泛应用。蒙脱石是典型的2:1型层状粘土矿物,具有吸附性、粘结性、阳离子交换性、分散悬浮性、纳-微米级粒径等多种性质,改性后的蒙脱石性能更好。将粘土及其改性矿物用于环境     

多链烷基铵链长和负载量对有机蒙脱石层间结构的影响:分子动力学模拟

有机蒙脱石是用表面活性剂与天然蒙脱石得到的复合产物,具有较强的表面疏水性,其对各类有机分子具有良好的相容性,在复合材料及环境保护与修复处理等方面具有广泛的应用。深入