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。     

有机坡缕石黏土对活性染料的吸附性能

由阴、阳离子表面活性剂对坡缕石黏土改性,通过静态吸附实验研究了有机坡缕石黏土对活性红的吸附性能,探讨了吸附平衡和吸附机理。结果表明,表面活性剂改性可增强坡缕石黏土表面的疏水性,影响ζ电位,适当配比的阴阳离子表面活性剂改性坡缕石黏土对活性红有协同吸附作用,吸附等温线呈非线性,符合Langmuir方程和Freundlich方程,ΔH为-12.23 k J/mol,吸附不存在强化学作用,是分配作用和氢键力、偶极间力及范德华力等多种作用的结果。     

阳离子交换容量和烷基链链数对有机蒙脱石性能的影响

已有研究表明影响有机蒙脱石性能的因素很多,除了有机改性剂的特性外,蒙脱石的晶体化学特征也是不容忽视的因素。为了探讨烷基链链数和阳离子交换容量与有机蒙脱石性能之间的关系,本文选择3种不同阳离子交换容量的蒙脱石为主体,4种季铵盐阳离子改性剂十八烷基三甲基溴化铵(S18)、双-十八烷基二甲基溴化铵(D18)、十二烷基三甲基溴化铵(S12)和双-十二烷基二甲基溴化铵(D12)为客体,在不同添加量条件下(0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0CEC)制备了多个系列的有机蒙脱石,并用XRD、TG-DTG等手段对产物进行表征。实验结果表明,阳离子交换容量与层间柱撑高度之间不存在明显的相关性,但对表面活性剂在蒙脱石上的吸附量有显著的影响,吸附量随着阳离子交换容量的增加而增加。双链表面活性剂对蒙脱石层的撑开能力比单链更强,在层间具有更复杂的自组装过程,导致其热分解过程更为复杂。     

蒙脱石的电动电位调控及其对重金属离子吸附性能的影响

为了提高蒙脱石对水体中的Cr3+、Ni2+、Cu2+等重金属离子的净化效率,用各种金属离子、聚合羟基铝离子、十六烷基三甲基溴化铵及邻菲罗啉的螯合物等插层蒙脱石,调控其电动电位,研究了改性蒙脱石的电动电位与吸附金属离子性能的关系,探索了pH值及金属离子浓度对吸附性能的影响。结果表明:蒙脱石经不同物质改性后,电动电位发生了不同程度的变化,其中聚合羟基铝离子,十六烷基三甲基溴化铵及邻菲罗啉螯合物的插层,使蒙脱石的电性从负值变为正值,不利于对带正电的金属离子的吸附。利用重金属离子的配位性,先在含有重金属离子的溶液中加入邻菲罗啉,使其生成螯合物,再用蒙脱石进行吸附,能显著改善吸附性能,这一方法不仅提高了对低浓度的金属离子的吸附性能,而且由于氢键和范德华力起主要作用,使得吸附性基本不受溶液pH值的影响。     

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.     

HDTMA~+柱撑蒙脱石对十二烷基磺酸钠的吸附研究

<正>通过表面活性剂的有机柱撑(有机插层)等表面改性处理,一方面可在蒙脱石等粘土矿物内、外表面形成表面活性剂半胶束/吸附胶束相;另一方面,矿物的亲水性表面可被改造成为疏水性表面,两者共同作用的结果即可达到对大多数     

磷酸根、铬酸根离子在低聚合羟基铁离子-蒙脱石复合体系中竞争吸附行为的实验研究

在模拟的氧化、酸性土壤条件下，用制备的低聚合羟基铁离子-蒙脱石复合体对磷酸根、铬酸根离子的竞争吸附进行实验研究发现：磷酸根离子和铬酸根离子的不同用量、不同添加顺序对竞争吸附的影响。并与蒙脱石和含水氧化铁对磷酸根离子、铬酸根离子的竞争吸附行为进行了对比。研究表明：在实验条件下，磷酸根离子、铬酸根离子在低聚合羟基铁离子蒙脱石复合体表面存在弱的竞争吸附现象。由于低聚合羟基铁离子蒙脱石复合体具有对磷酸根稍强的亲和性，在竞争吸附中，磷酸根离子处于稍有利的位置。     

不同层间堆垛密度的HDTMA^＋柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附实验研究

本文以阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,HDTMAB)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.5～2.5CEC)制备了层间季铵盐离子呈单层平卧、双层平卧和倾斜双层排列的HDTMA 柱撑蒙脱石,并研究了具有不同层间结构的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力以及溶液pH值、温度、对硝基苯酚初始浓度等因素对HDTMA 柱撑蒙脱石吸附性能的影响。实验结果表明,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液pH值的升高而升高,这主要受对硝基苯酚在不同pH条件下的离子化程度影响;HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液温度的升高而降低,说明吸附反应是一个放热过程。同时,从单层平卧→双层平卧→倾斜双层,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力明显提高。钠基蒙脱石和低堆垛密度(单层平卧、双层平卧)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈S型,而高堆垛密度(倾斜双层)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈Linear型,表明前者以表面吸附为主,后者以分配作用为主。     

无机—有机柱撑蒙脱石对苯酚的吸附

分别用无机－有机改性柱撑蒙脱石对苯酚进行吸附试验,研究它们吸附苯酚的适宜条件圾吸附等温线（２５℃）,结果表明,用表面活性剂改性的柱撑蒙脱石,能大幅度提高对苯酚的吸附能力,柱撑蒙脱石对苯酚的吸附能力主要取决于改性粘土吸附剂的微孔结构和表面组分,而不仅仅依赖于表面积,经５００℃高温灼烧后柱撑蒙脱石柱结构及层间距（１．８３ｎｍ）稳定,因而柱撑蒙脱石可再生循环使用,是一种潜在的吸附环境污染物的物质。     

锂改性蒙脱石矿物中锂的化学状态研究

采用XRD、IR、XPS等测试方法,对锂改性蒙脱石矿物中锂 的化学状态进行分析,发现锂改性过程中,Li+离子不仅与蒙脱石层间吸附阳离子进行交 换,还能置换蒙脱石晶格八面体中的阳离子和进入间隙位置。Li+离子是以三种化学状态 存在于蒙脱石晶格结构中。     

新疆膨润土的改性及其对水中Cr(Ⅵ)离子的吸附实验

膨润土是以蒙脱石为主要矿物的"万能"黏土,蒙脱石属2:1型八面体矿物,其结构单元层由两层[Si O4]四面体片夹一层[Al O6]八面体片组成。由于层间作用较弱,易于剥离分散。目前合成介孔分子筛MCM-41一般采用有机表明活性剂和硅源来制备。但以有机硅源为原料,不仅成本高而且毒性大,还会限制介孔分子筛的应用推广。新疆膨润土矿产资源丰富、储量大、品质优,更以非常优质的钠基膨润土而得到专家学者的广泛关注。Cr(Ⅵ)作为一种重金属离子,广泛应用在涂料、纺织、电镀和冶金等行业产生的废水中,有效去除废水中污染物的此类重金属一直是环境保护领域关注的热点问题之一。本文以新疆膨润土为原料,采用水热法合成MCM-41、Fe-MCM-41。用于污染水体中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附,系统地研究了介孔分子筛MCM-41、Fe-MCM-41的吸附行为,并对Fe-MCM-41和MCM-41的性质进行了对比研究。采用XRD、TEM、BET、Zeta电位对样品进行了表征。将介孔分子筛MCM-41、Fe-MCM-41应用于水中Cr(Ⅵ)离子的吸附,研究了吸附剂用量、初始浓度、p H对分子筛吸附性能的影响,结果表明,增加吸附剂用量,控制体系p H值及初始浓度的变化有利于Cr(Ⅵ)离子的吸附。     

TDTMA+-柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究

以阳离子表面活性剂(十四烷基三甲基溴化铵,TDTMBA)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.2 CEC～2.5 CEC)制备了一系列柱撑蒙脱石,并通过XRD对有机蒙脱石进行表征,研究季铵盐离子在层间的排列结构.同时针对TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附进行研究.实验结果表明,吸附去除率受硝基苯的初始浓度、反应时间等因素的影响,而与pH值没有太大的关系.经过柱撑改性后,粘土对硝基苯的吸附能力较原土有了明显的提高.随着层间柱撑浓度的增大,柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附量也增大.另外钙基蒙脱石和平卧双层,倾斜单层以及倾斜双层的结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符Freundlich和Langmuir等温方程,假三层结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符合Linear等温方程,这表明前者是以表面吸附为主,后者是以分配作用为主.     

阴-阳离子表面活性剂复合柱撑蒙脱石的制备与表征

利用阳离子表面活性剂--十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)和阴离子表面活性剂--十二烷基磺酸钠(SDS)制备了一系列阴-阳离子表面活性剂复合柱撑蒙脱石.同时采用多种测试手段(碳、硫、硅含量分析、X射线衍射分析和热分析)对产物进行结构表征和性能分析.结果表明,SDS难以单独进入蒙脱石层间,但与HDTMAB作用后,SDS可以进入到蒙脱石结构层间.在复合物中有机碳量较低时,SDS对有机碳含量增加贡献明显,但其柱撑效率随着HDTMAB加入量增加而下降,至HDTMAB加入量大于3倍阳离子交换容量(CEC)时趋于平衡.在复合物中有机碳量较高时,HDTMAB负载量有下降的趋势,至HDTMAB加入量大于3倍阳离子交换容量时趋于平衡.SDS进入结构层内总体提高蒙脱石的有机碳含量,明显地增加产物的层间高度,并且改善其热稳定性.     

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)。     

蒙脱石与滑石矿物对菲吸附-解吸行为的对比研究

采用批量处理平衡实验,考察蒙脱石与滑石矿物对菲的吸附解吸行为。采用Henry和Freundlich方程对其吸附等温线进行分析比较,并着重考察软阳离子K+对上述两种矿物吸附菲的影响机制。研究结果表明:蒙脱石对菲的吸附等温线表现出明显的非线性,吸附/解吸有滞后现象,Freundlich方程最符合其吸附/解吸曲线;滑石吸附菲的能力较之蒙脱石的强,且吸附呈线性,其吸附曲线与Henry方程吻合程度最好。此外,随着溶液中K+离子浓度增加,蒙脱石吸附菲的能力增强,而滑石吸附菲的能力减弱,说明软阳离子K+对蒙脱石吸附菲有明显的强化作用,而对滑石吸附菲却有抑制作用。说明黏土矿物内部结构与表面理化性质控制着污染物的吸附-解吸环境行为,从而影响着PAHs等污染物的迁移转化。     

聚羟基铝柱撑蒙脱石吸附重金属离子实验研究

利用keggin离子对蒙脱石进行柱撑制得聚羟基铝柱撑蒙脱石,研究柱撑蒙脱石对Cu^2＋,Cd^2＋,Cr^3＋3种重金属离子的吸附。结果表明：未经焙烧的柱撑蒙脱石对Cu^2＋,Cr^3＋离子的吸附性要比原矿好,而经400℃下焙烧的柱撑蒙脱石对Cd^2＋则有更好的吸附性。用腐殖酸对柱撑蒙脱石改性能提高柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附性能,柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附量都随pH值的升高而增加。另外还对柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附动力学进行了研究．发现其动力学吸附过程可用Elovicb方程和一级动力学方程进行较好的拟合。     

天然有机质与矿物间的吸附及其环境效应的研究进展

本文综述了天然有机质与矿物间吸附行为的研究进展.具体介绍了天然有机质与矿物间的吸附机理,包括配位交换、范德华力、静电引力、疏水作用、离子交换及阳离子桥;阐述了不同分子大小及亲疏水性组分的天然有机质在矿物上的吸附行为;讨论了影响吸附行为的环境条件（pH,离子强度）及天然有机-矿物体系对全球碳循环、重金属和有机污染物产生的环境效应,并提出了研究展望.     

柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究

运用十二烷基磺酸钠和聚羟基硅铝对蒙脱石进行改性后的柱撑蒙脱石,分别研究了溶液的pH值,初始浓度和反应时间对Cu2 ,Cr3 和Cd2 三种重金属离子的吸附性能、平衡模型和动力学过程。结果表明:十二烷基磺酸钠柱撑蒙脱石对三种重金属离子都具有很强的吸附能力,聚羟基硅铝柱撑粘土次之;柱撑后的蒙脱石对单组分的重金属离子的吸附平衡方程符合Langmuir模型;吸附行为的动力学符合假一级动力学方程。柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究@刘云$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,510640 @吴平霄$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,5…     

有机污染物在改性黄土中的吸附和迁移滞后性研究

用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA-Br）和阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对黄土进行改性处理，并制备了一系列土壤样品。比较了甲苯在天然黄土和改性土中的不同吸附特性，并探讨了它们不同的吸附机理。通过比较甲苯在两类土壤中的吸附特性可以发现，等温吸附曲线均符合弗德里希方程式．但改性黄土的吸附能力为天然黄土的3—6倍。当同时用阴一阳离子表面活性剂进行黄土改性，吸附能力比单独使用阳离子表面活性剂改性的黄土增强15％-20％。土柱实验证明改性黄土对有机污染物对硝基苯胺的迁移具有明显的滞后性，使污染带前锋到达土柱出水口的时间延迟了50倍，也使土柱被穿透的时间延长了3.5倍。可见用表面活性剂对黄土改性能有效地在包气带滞留污染物。在一定程度上延缓或防止地面石油泄漏对含水层的污染。     

环境污染物在蒙脱石层间域中的环境化学行为

天然蒙脱石层间阳离子通常是Ｃａ2 +,Ｎａ+,可以通过离子交换法制备各种阳离子交换蒙脱石。这些不同阳离子对蒙脱石层间域的环境化学行为有着不同的影响。金属阳离子与粘土矿物间的相互作用除了离子交换外 ,粘土的专性吸附作用有时也是非常重要的。目前 ,粘土矿物对重金属离子的专性吸附可概括为 4种机理 :(1)重金属离子与粘土矿物表面或断键基团质子的交换吸附 ;(2 )重金属离子进入粘土矿物硅氧四面体片的复三方空位或八面体片晶格缺陷中 ;(3)以金属络合物形式的专性吸附 ;(4)以金属氧化物或其它不溶性盐类沉淀形式。天然粘土矿物存在着大…