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。     

不同类型烷基铵在蒙脱石中的吸附动力学特性北大核心CSCD

蒙脱石/烷基铵改性产物是一种重要的高附加值矿物材料,蒙脱石对烷基铵的吸附特性决定所制备的改性产物在各类溶剂体系中的凝胶性能和应用特性。本文以两种层电荷不同的膨润土为原料,在提纯、钠化的基础上,系统研究了80℃恒温条件下十八烷基三甲基铵(OTAC)、十六烷基三甲基铵(CTAC)及十四烷基三甲基铵(TTAC)在两种蒙脱石上的吸附动力学特性。研究结果表明:80℃的恒温条件下,烷基铵插层剂的浓度对等温吸附进程影响显著。当三种烷基铵用量较低(1.0CEC)时,在5min左右就可以达到饱和吸附;当烷基铵用量较高(2.0CEC)时,在30min^60min可以达到饱和吸附;两种蒙脱石对三种烷基铵吸附动力学数据均符合准二级反应动力学方程,相应三种烷基铵在两种蒙脱石中平衡吸附量的实验值和计算值qe基本相等;交换液中烷基铵浓度高低对吸附反应的速率常数影响显著,烷基铵在低用量(1.0CEC)下在蒙脱石中的吸附反应速率常数明显高于其在较高用量(2.0CEC)下的吸附反应常数;烷基铵在高层电荷Na-HLCM中的吸附反应速率常数总体上较低层电荷Na-HLCM的略高。     

不同类型烷基铵在蒙脱石中的吸附动力学特性

蒙脱石/烷基铵改性产物是一种重要的高附加值矿物材料,蒙脱石对烷基铵的吸附特性决定所制备的改性产物在各类溶剂体系中的凝胶性能和应用特性。本文以两种层电荷不同的膨润土为原料,在提纯、钠化的基础上,系统研究了80℃恒温条件下十八烷基三甲基铵(OTAC)、十六烷基三甲基铵(CTAC)及十四烷基三甲基铵(TTAC)在两种蒙脱石上的吸附动力学特性。研究结果表明:80℃的恒温条件下,烷基铵插层剂的浓度对等温吸附进程影响显著。当三种烷基铵用量较低(1.0CEC)时,在5min左右就可以达到饱和吸附;当烷基铵用量较高(2.0CEC)时,在30min~60min可以达到饱和吸附;两种蒙脱石对三种烷基铵吸附动力学数据均符合准二级反应动力学方程,相应三种烷基铵在两种蒙脱石中平衡吸附量的实验值和计算值qe基本相等;交换液中烷基铵浓度高低对吸附反应的速率常数影响显著,烷基铵在低用量(1.0CEC)下在蒙脱石中的吸附反应速率常数明显高于其在较高用量(2.0CEC)下的吸附反应常数;烷基铵在高层电荷Na-HLCM中的吸附反应速率常数总体上较低层电荷Na-HLCM的略高。     

蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的性能研究

基于蒙脱石具有良好的阳离子交换性能,采用静态吸附法,对阜新钙基蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的吸附条件和吸附行为进行了研究。结果表明:蒙脱石样品对Sr2+、Cs+的饱和吸附量分别为0.271mmol/g和0.780mmol/g,在较大的pH值范围(4～11)内具有良好的吸附稳定性;蒙脱石对Sr2+、Cs+的吸附类型以阳离子交换吸附为主,符合Langmuir和Freundlich模型,但与Langmuir吻合更好,相关系数分别达到0.99924和0.99995。本实验研究对于处理低浓度的含Sr、Cs放射性废液具有重要的意义。     

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.     

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。     

钙基蒙脱石对抗肿瘤新药卡莫氟的吸附及其缓释性能研究

采用恒温振荡法和透析法进行蒙脱石对抗肿瘤新药卡莫氟(简称HCFU)的吸附和体外释放研究,并采用两种体外释放模型对HCFU在3种不同pH值释放液中的释放实验数据进行拟合,考察两种不同性质蒙脱石对HCFU的吸附性能对比,探讨其吸附和释放行为,以及蒙脱石作为HCFU缓释载体的可行性。结果表明:蒙脱石对HCFU的吸附能力与其晶体结构性质及其纯度密切相关,阳离子交换容量较大、蒙脱石含量较高的MMT-2对HCFU的吸附率、载药量均大于MMT-1,其相应的吸附率和载药量分别达到17.60%和2.28%;蒙脱石对HCFU具有较好的缓释作用,是一种性能优异的药物缓释载体,其释放能力受释放溶液的pH值影响显著,在pH1.2的释放介质中HCFU的释放浓度和累积释放量最大,其次为pH7.4,pH5.0的最小;一级动力学模型能较好地拟合和描述HCFU/MMT复合物在pH7.4和pH1.2释放溶液中的体外释放度随时间的变化,而在pH5.0的释放溶液中,HCFU的释放过程更符合Korsmeyer-Peppas模型。拟合结果表明HCFU从HCFU/MMT复合物中释放的过程随着释放介质的pH值不同而改变,是物理扩散、离子交换作用和药物溶解等多种形式同时存在的释放行为。     

十八烷基三甲基铵用量与蒙脱石/烷基铵复合物结构关系研究

利用小角X射线衍射技术对在不同的十八烷基三甲基氯化铵用量下制备的蒙脱石/烷基铵复合物的结构特征进行研究,结果发现:十八烷基三甲基氯化铵的用量和制备的蒙脱石/烷基铵复合物的结构有明显的相关性,当十八烷基三甲基氯化铵的用量小于0.7 CEC时,十八烷基三甲基铵阳离子在蒙脱石层间呈单层平卧排布;当十八烷基三甲基铵用量在0.9 CEC～1.8 CEC时,十八烷基三甲基铵阳离子在蒙脱石层间呈现单层倾斜排列;当十八烷基三甲基铵用量大于2.3 CEC时,十八烷基三甲基铵阳离子在蒙脱石层间呈现一种大尺寸胶束结构和小角倾斜结构的混层结构模型排布.     

高岭石和蒙脱石吸附胡敏酸的对比研究

高岭石和蒙脱石分别是暖湿和冷干气候带内典型土壤的代表性矿物,对二者吸附胡敏酸特点的对比研究可以为探索不同地带土壤中重金属的环境行为提供重要的依据。笔者通过一系列实验研究了pH值、离子强度和胡敏酸初始浓度对胡敏酸在高岭石和蒙脱石上吸附量的影响,重点剖析了引起高岭石和蒙脱石在吸附胡敏酸方面表现出的共性和差异的原因。研究结果表明:1)在pH=5条件下,胡敏酸在高岭石和蒙脱石上的吸附量均随着胡敏酸初始浓度和离子强度的升高而逐渐增加;2)胡敏酸在高岭石和蒙脱石上的吸附量均随着pH值的升高而降低;3)pH<6时,高岭石吸附的胡敏酸量多于蒙脱石,pH>6时则相反。这是由高岭石和蒙脱石在不同pH条件下吸附胡敏酸的机制不同造成的。在pH<6时,高岭石与胡敏酸之间的静电引力起主导作用,其次是配位交换作用和氢键作用。此时,蒙脱石以氢键作用为主要吸附机制。在pH>6时,高岭石和蒙脱石的主要吸附机制分别是疏水性作用和阳离子键桥。     

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.     

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)。     

Enhancing the Adsorption Capacity of TMA-montmorillonite Toward HOCs

Organoclays synthesized with small organic cations can effectively adsorb hydrophobic organic compounds (HOCs), and the hydrophobic siloxane surfaces of clay minerals have been considered as the main adsorption sites for HOCs. Therefore, reducing charge density of clay minerals which can effectively increase the exposed siloxane surface areas has been generally used to enhance the adsorption capacity of organoclays towards HOCs. In this work, we will present a new method to increase the exposed siloxane surface areas of the synthesized organoclays and enhance their adsorption capacity. Firstly, the original inorganic cations on montmorillonite were exchanged with Li+, and then part of the Li+ (i.e., 20% to 60% of the montmorillonite’s CEC) were further exchanged with tetramethylammonium cation (TMA). After that ,the samples were heated at 200 ℃ for 12 h to make sure most of the Li+ were transferred to montmorillonite layers. With this method the layer charge of montmorillonite can be effectively reduced while the layered structure of montmorillonite will be preserved by pre-exchanged TMA. Finally, the remaining Li+ cations were further exchanged with TMA. The structural and adsorptive characteristics of the resulting organoclays were compared with those synthesized using traditional method (i.e., first reducing the charge density and then exchanging TMA).     

蒙脱石对赖氨酸和壳聚糖的吸附实验研究

粘土矿物对有机质的吸附是自然界重要的过程之一。科学界对于有机质与粘土矿物的相互作用过程和机制研究仍处 于一个比较薄弱的阶段。该文采用天然有机质赖氨酸（左旋） 和壳聚糖与蒙脱石进行室内合成模拟实验,通过X射线衍 射、化学分析和红外光谱分析的手段对反应产物进行系统研究。结果表明,蒙脱石对赖氨酸和壳聚糖的吸附均存在两种机 制：阳离子交换和有机分子间的相互吸引。赖氨酸在蒙脱石层间的排布有三种构型,随着赖氨酸浓度的增加分别以倾斜 式、垂直呈“之”字形排列,最后形成第二排并可能生成简单肽;氨基酸的净电荷是影响吸附过程的重要因素,主要与pH 值相关。壳聚糖能在蒙脱石层间形成分层结构,溶液的pH值和无机盐的存在都会影响吸附过程。壳聚糖-蒙脱石复合体在 常温常压下水溶液中能稳定存在,而相同条件下赖氨酸易从蒙脱石层间释放,这主要是由有机质本身的性质以及有机质和 蒙脱石的结合方式决定的。     

蒙脱石热处理产物的微结构变化研究

本文对广东和平蒙脱石及其热处理产物进行了化学分析、差热和热重分析、X射线粉末衍射分析、红外吸收光谱分析、扫描电镜、原子力显微镜及魔角旋转核磁共振等研究。结果表明,蒙脱石在热处理温度为126℃-148℃时,主要脱出吸附水和层间水,这一脱水过程是可逆的。当热处理温度达到659℃时,蒙脱石八面体片中的羟基开始脱失,但层状结构仍然保持,这种羟基的脱失过程对应着八面体片中Al^Ⅵ向Al^Ⅳ的转变。当温度达到900℃时,蒙脱石的层状结构完全被破坏,并有新的矿物相μ-堇青石产生。当温度为1200℃时,则出现方英石及莫来石相。当热处理温度达到1350℃时,方英石及莫来石的含量略有减少,并出现较多的含铁堇青石相。     

HDTMA改性蛭石的结构特征研究

用十六烷基三甲基溴化铵 (HDTMA·Br)对蛭石矿物进行改性 ,制成有机蛭石。应用X射线衍射分析、差热分析等对有机蛭石结构进行研究。结果显示 ,HDTMA能较容易地进入蛭石矿物的层间域 ,以倾斜立式在层间排列 ,倾角约为 5 7°。蛭石与HDTMA之间的反应 ,在HDTMA加入量较少时以离子交换为主 ;在HDTMA加入量较多时 ,分子吸附也变得重要。当HDTMA加入量小于蛭石的阳离子交换容量时 ,HDTMA将尽量以紧密排列方式进入部分蛭石层间 ,进入蛭石层间的HDTMA具有较好的稳定性 ,不易解吸。     

四川三台钙蒙脱石的矿物学与有机化处理研究

对四川三台钙蒙脱石进行了矿物学和有机化处理研究。化学成分分析、晶体化学式与层间可交换阳离子数计算、X射线衍射分析和热分析都表明三台膨润土属钙基膨润土，属型为切托-Otay型。用十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵三种季铵盐阳离子表面活性剂对四川三台钙蒙脱石进行了有机化处理。结果表明，用十八烷基三甲基氯化铵处理的效果最好。     

Cation exchange capacity of loess and overlying soil in the non-carbonate loess sections, North-Western Croatia

The adsorption properties in terms of cation exchange capacity and their relation to the soil and sediment constituents (clay minerals, Fe-, Mn-, and Al-oxyhydroxides, organic matter) were investigated in loess, soil-loess transition zone, and soil at four loess-soil sections in North-Western Croatia. Cation exchange capacity of the bulk samples, the samples after oxalate extraction of Fe, Mn and Al, and after removal of organic matter, as well as of the separated clay fraction, was determined using copper ethylenediamine. Cation exchange capacity (pH～7) of the bulk samples ranges from 5 to 12 cmol _c /kg in soil, from 7 to 15 cmol _c /kg in the soil-loess transition zone, and from 12 to 20 cmol _c /kg in loess. Generally, CEC values increase with depth. Oxalate extraction of Fe, Mn, and Al, and removal of organic matter cause a CEC decrease of 3–38% and 8–55%, respectively, proving a considerable influence of these constituents to the bulk CEC values. In the separated clay fraction (<2 μm) CEC values are up to several times higher relative to those in the bulk samples. The measured CEC values of the bulk samples generally correspond to the clay mineral content identified. Also, a slight increase in muscovite/illite content with depth and the vermiculite occurrence in the loess horizon are concomitant with the CEC increase in deeper horizons, irrespective of the sample pretreatment.     

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。     

金云母-蛭石间层矿物阳离子交换容量的影响因素研究

采用氯化铵交换-原子吸收光谱法和CaCl2-甲醛缩合法测定3个金云母-蛭石间层矿物样品的各阳离子交换分量和阳离子交换总量,通过分析样品粒度和溶液pH值对阳离子交换容量的影响及晶层端面水解使表面荷电的特点,确定样品的等电点.结果表明,随着粒度的增大,样品的阳离子交换容量逐渐减小;随着pH值的增大,样品的阳离子交换容量先急剧减小(pH=2～5),后趋于平缓(pH=5～9),而后再急剧减小(pH=9～11.5),这些变化主要与晶层端面的水解作用和八面体片阳离子的溶出作用有关;样品的等电点为pH值≈9.研究结果对于排除端面水解作用对阳离子交换容量的影响和进一步确定蛭石晶层的层电荷具有重要的意义.