膨潤(rùn)土與有機(jī)陽(yáng)離子的相互作用

膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)中鋁氧八面體層的部分Al3+被Mg2+所取代，使膨潤(rùn)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(rùn)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(yáng)離子、一些陽(yáng)離子染料等）發(fā)生離子交換反應(yīng)，把這些有機(jī)陽(yáng)離子帶入膨潤(rùn)土層間。膨潤(rùn)土生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，對(duì)膨潤(rùn)土生產(chǎn)線上的要求也是比較高的。有機(jī)陽(yáng)離子的引入，使膨潤(rùn)土層間距增大，有機(jī)相增加，對(duì)膨潤(rùn)土的吸附特性具有顯著的影響。

（1）膨潤(rùn)土與有機(jī)陽(yáng)離子的反應(yīng)機(jī)理 膨潤(rùn)土與有機(jī)陽(yáng)離子的反應(yīng)機(jī)制與其反應(yīng)產(chǎn)物――有機(jī)膨潤(rùn)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(yáng)離子（HDTMA）經(jīng)離子交換進(jìn)入膨潤(rùn)土層間后，發(fā)現(xiàn)膨潤(rùn)土對(duì)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(lái)的膨潤(rùn)土多10～30倍。據(jù)此推測(cè)，有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)入膨潤(rùn)土包括上述兩個(gè)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(rùn)土對(duì)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(yáng)離子與膨潤(rùn)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(yáng)離子量小于膨潤(rùn)土的離子交換能力（CEC）時(shí)，所有的有機(jī)陽(yáng)離子基本上都通過(guò)離子交換吸附在膨潤(rùn)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(yáng)離子。而當(dāng)加入的有機(jī)陽(yáng)離子量大于膨潤(rùn)土的CEC是，已存在于膨潤(rùn)土層間的有機(jī)物通過(guò)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(yáng)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(rùn)土在吸附有機(jī)陽(yáng)離子過(guò)程中. 隨著進(jìn)入膨潤(rùn)土層間的有機(jī)陽(yáng)離子的增加，膨潤(rùn)土的電動(dòng)勢(shì)由負(fù)值向正值變化。當(dāng)進(jìn)入膨潤(rùn)土層間的有機(jī)陽(yáng)離子與膨潤(rùn)土的CEC等當(dāng)量時(shí)，膨潤(rùn)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(yáng)離子進(jìn)入膨潤(rùn)土層間的量小于CEC時(shí)，膨潤(rùn)土顆粒向正極移動(dòng)；當(dāng)進(jìn)入膨潤(rùn)土層間的有機(jī)陽(yáng)離子的量大于CEC時(shí)，膨潤(rùn)土顆粒向負(fù)極移動(dòng)。這也證明了膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)陽(yáng)離子存在兩個(gè)階段的吸附。

膨潤(rùn)土吸附有機(jī)離子的量與膨潤(rùn)土的CEC以及所含離子的種類有關(guān)，也與有機(jī)陽(yáng)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(rùn)土中的Na+交換出來(lái)，但只能把75%的K+交換出來(lái)。如果用結(jié)晶紫（CV）陽(yáng)離子染料與無(wú)機(jī)膨潤(rùn)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(wú)機(jī)離子交換出來(lái)， 這是因?yàn)镃V染料對(duì)膨潤(rùn)土的吸附系數(shù)顯著大于無(wú)機(jī)離子。

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