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有机改性膨润土对甲基橙的吸附实验总结实验步骤；第一步：制备有机膨润土。
称取20g膨润土分散到400mL蒸馏水中搅拌并加热到40℃，开始缓慢滴加1.8gCTMAB 所配置的溶液，恒温搅拌140min.抽滤，洗涤后放入干燥箱，于80℃恒温干燥至恒重。
研磨有机膨润土。
第二步：研究有机膨润土吸附最佳条件。
从吸附时间，膨润土用量，吸附温度，甲基橙浓度四个方面进行探究。
2.1甲基橙的配制：配制1000mL的100mg/L的甲基橙溶液。
配制2、4、6、8、10mg/L的甲基橙溶液，对甲基橙做光谱扫描，扫描范围为200nm～700nm，测定其最大吸收波长为466nm，以吸光度对浓度作图，得到MO的标准曲线，如图1所示。
图1 MO的标准曲线2.2 称取0.5g的膨润土在室温下边搅拌边加入100mL的甲基橙溶液中，每5 min取一个样，经离心后测其吸光度和COD。
记录数据，作图：吸附率—时间、COD去除率—时间。
找出最佳吸附时间为30min. 如图2、3所示。
图2 为时间对脱色率的变化曲线。
图3为时间对COD去除率的变化曲线。
2.3再分别称取0.6g，0.7g,0.8g，0.9g膨润土在室温下边搅拌边加入到100mL的甲基橙溶液中，搅拌30min。
经离心后测其吸光度和COD。
作图：吸附率—用量、COD去除率—用量。
找出最佳吸附用量为0.8g. 如图4、5所示。
图4为用量对脱色率的变化曲线。
图5为用量对COD去除率的变化曲线。
2.4再称取0.8g的膨润土分别在20、25、30、40℃下边搅拌边加入到100mL的甲基橙溶液中，搅拌30min。
经离心后测其吸光度和COD。
作图：吸附率—温度、COD去除率—温度。
确定最佳吸附温度为20℃. 如图6、7所示。
图6为温度对脱色率的变换曲线。
图7为温度对COD去除率的变化曲线。
2.5 分别配制浓度为100，150，200，250，300mg/mL的甲基橙溶液。
称取0.8g的膨润土在20℃时，边搅拌边分别加入100mL，100，150，200，250，300mg/mL的甲基橙溶液中，搅拌30min。
412材料导报2008年8月第22卷专辑Ⅺ十八胺对钠基膨润土有机化改性的研究粟笛，牟其伍(重庆大学数理学院，重庆400044)摘要应用十八胺对钠基膨润土进行了有机插层改性，制得有机膨润土，对影响其性能的插层剂浓度、反应温度和反应时间3个因素进行了3水平的正交实验和分析，且对有机膨润土进行了X R D、丌I R测试。
分析结果表明：有机膨润土在保持硅酸盐基本骨架不变的同时，层间距均大于钠基膨润原土，证明对钠基膨润土的插层改性是有效的；在对膨润土进行有机化插层的因素中，插层剂浓度为最显著因素，反应时间为次显著因素，反应温度影响最小。
关键词十八胺正交实验插层剂浓度反应时间反应温度R ese a r ch on O r gani c M odi f i ca t i on of N a+一B ent oni t es w i t h O ct adecyl am i neS U D i．M oU Q i w u(C o l l e ge of M at hem at i cs a nd Physi cs，C hongqi ng U ni ve r s i t y，C hongqi ng400044)A bs t ract T h e or gan ob ent on i t e s ar e obt ai n ed af ter N a+一be nt o ni t es ar e or gani cal l y m odi f i e d w i t h oct a decyl a m—i ne T h e t h r ee f act or s w i t h t he ef fect o n t he pr oper t i es of t he or ga nobe nt oni t es，w hi c h ar e t he co ncen t r a t i on of ocm de—cyl a m i ne。
膨润土的提纯和改性[制备办法]因为自然膨润土的品质存在不足之处，挺直加以用法效果不佳，为了满足某些行业的需要和提高膨润土产品的档次，需要对膨润土举行分别提纯、改性等处理，以提高其性能。
(1)膨润土的提纯膨润土的提纯办法有干法和湿法两种。
干法(风选)是目前国内外的主要选矿办法，该法适用于蒙脱石含量高(蒙脱石含量大于80%)、粒度较细而脉石矿物石英、长石较粗的矿石。
其工艺流：膨润土原矿→自然干燥→破裂→气流干燥→风选分级→包装。
该法工艺流程简便，处理量大，但产品质量不易控制。
湿法提纯方式有2种：①200目矿粉→加水浸泡制浆→1级提纯→2级提纯→3级提纯→脱水→干燥粉碎→精土；②小于100目矿粉→制浆(10%～20%)→沉淀悬浮液(弃去残渣)→离心分别→高纯度浆液(弃去细渣)→过滤→滤饼(70%水循环利用)→反絮凝剂→精土。
两种办法的主要区分是添加种类较多的絮凝剂和反絮凝剂，因絮凝剂使脱水过程中的蒙脱石颗粒快速聚拢紧缩，比表面积变小，颗粒部分表面被絮凝剂笼罩，使其固有的膨胀、吸附和粘接等性能降低，影响其在一些产品中的应用，湿法能将蒙脱石含量提高到90%左右，但一些细小微粒用水沉淀不出来，且产量很低。
经纯化后的膨润土可用于制备各种改型膨润土和复合纳米材料等。
(2)膨润土的改性 I.膨润土的钠化改型自然界中膨润土的储量以钙基膨润土为最多、最广泛。
因为钠离子比钙离子有更强的水合作用，故钠基膨润土比钙基膨润土具有更优越的物化性能，如吸水率大、膨胀倍数高、阳离子交换容量大，胶体悬浮液触变性、黏性、润滑性好，热稳定性好并具有较强的可塑性和粘接性等。
故有时需将钙基膨润土改型为钠基膨润土以提高其经济价值和应用价值。
Na2CO3、NaOH及NaCI-NaOH体系成本较低、效果较好，是国内目前用得最多的钠化改型剂。
钠化改型钙基膨润土的过程为：这是一个可逆交换反应，为了使反应向右举行，可提高[Na+]或降低[Ca2+]。
第27卷第2期2009年6月 河北建筑工程学院学报JOU RNA L OF HEBEI INSTITU TE OF ARC HITEC TURE AND C IVIL ENGINEERIN G Vol 27No 2June 2009收稿日期:20081219作者简介:男,1979年,助工,张家口市,075000膨润土有机改性工艺研究安志军1 刘宏波2 李 丹2 赵文娟21 张北县华建工程有限责任公司;2 河北建筑工程学院摘 要 以新疆托克逊柯尔碱矿区天然钙基土为原料,从原土的结构性能入手直接利用十六烷基三甲基溴化铵作为有机包覆剂来制备有机膨润土.通过对产物的差热分析及粒度、亲疏水性能的测定,探索了有机膨润土制备的影响因素.关键词 膨润土;有机改性;有机插层膨润土中图分类号 TU50 引言膨润土是指主要有蒙脱石组成的一种粘土岩,依据其所含蒙脱石主要交换阳离子种类的不同,膨润土可划分为钠基(碱性土)、钙基(碱土型土)、镁基、锂基及氢基膨润土(活性白土)和人工改性的有机质膨润土.我国膨润土资源丰富,且各种类型的膨润土都有,但到目前为止,全国开采利用量还是很低,而价格昂贵的高技术含量膨润土仍以进口为主.有机膨润土石膨润土高层次开发利用的一个方面,是膨润土改性的深加工产品.因为膨润土有许多优点:不溶解于有机溶剂中,但可形成触变性凝胶体;具有亲油疏水性,抗稀酸和碱性,防水和热稳定等性能,能耐150 ~175 高温,因此它能被广泛的应用于各生产和生活领域.有机膨润土的制备一般油湿法、干法和凝胶法3种.通常都是对先对钙基膨润土进行提纯和钠化改型处理后采用不同工艺制成有机膨润土.研究表明,用纯钠基膨润土制备的有机膨润土并不理想,原土中的钠和钙离子有一定的比例,即少量的钠离子被钙离子置换,才能达到最大的膨胀倍数和最快的水合速度.试验证明,钙基膨润土未经钠化处理也可以制备出较好的有机膨润土.在此研究基础上,本文利用新疆托克逊柯尔碱地区的钙基膨润土直接进行有机改性得到有机膨润土,并对制备影响因素进行了分析研究.1 试验部分1 1 本试验所用膨润土原料取自新疆托克逊柯尔碱矿区,其主要特点(1)样品呈灰白色,具土状光泽,有滑腻感,松散如土,有很好的粘结性,干燥后裂成块,其化学成分分析数据如下(%):Mg O,1 45;CaO,3 12;M nO,0 076;Na 2O,1 72;K 2O,2 00;Fe 2O 3,4 94;AL 2O 3,14 64;SiO 2,53 63;烧失量,13 25.(2)将样品制浆发现柯尔碱地区膨润土在水介质中颗粒分散均匀,有很好的悬浮性,吸水量大,吸水膨胀倍数高,亦有很好的润滑性,矿将PH 值约为9.(3)样品膨胀容测定值为20ml/g ,胶质价为195m l/15g.综合以上三方面的分析可知样品用柯尔碱地区膨润土具有良好的理化性能,尤其是其悬浮性,膨胀容,胶质价都超过一般钙基土.基于样品的优良品质,本试验就直接进行有机改性.1 2 试验原理蒙脱石是一种2 1型(即两层硅氧四面体夹一层八面体层)的二八面体层状结构硅酸盐,其结构层间以弱的库仑力结合,使其不仅具有很大表面积而且具备较高的阳离子交换容量和良好的吸附性能.但由于其表面结构极强的吸水性及层间离子的水解,这些特性只能在极性较强的介质如水中才能表现出来.利用有机阳离子置换蒙脱石中可交换的阳离子(如Na +等),使其覆盖于蒙脱石表面,从而堵塞水的吸附中心,使其失去吸附水的作用,从而形成一种有机膨润土络合物,引起它的表面性能发生变化,由原来的亲水性转变为亲油性.这样便可在非极性或弱极性介质中如甲苯、二甲苯、油类等溶剂中显现出其优良性能.1 3 实验仪器及试剂CRY 2P 型差热分析仪,上海天平仪表厂;电子恒温水浴箱DZKW 4型,黄骅卸甲渤海电器厂;电动搅拌机,6000r/m in,杭州仪表电机厂;真空干燥箱(KB 82B),上海仪器总厂.无水乙醇,分析纯,西安化学试剂厂;氧化美,分析纯,田径登峰化学试剂厂;十六烷基三甲基溴化铵,分析纯,西安化波化学厂.1 4 有机膨润土制备工艺流程膨润土原矿!(加H 2O)崩解浆化!粗滤(滤去泥沙)!静止(弃去上清夜)!干燥,破碎!加水制浆!加季铵盐有机包覆!洗涤(去离子水)!干燥!破碎有机土1 5 有机膨润土制备操作步骤∀膨润土原矿精制:将约2kg 的原矿破碎后,加水制成浓度为10%左右的悬浮液,粗滤除去泥沙等杂质,即将矿浆过200目筛子,弃去筛上泥沙,反复3次.静置3d,让膨润土沉降,然后吸出上层清夜,将下层粘稠矿浆置于大敞口长方形塑料盆中,在阳光下自然干燥,以保证膨润土结构不受破坏.#膨润土有机改性:将干燥后得膨润土过200目筛,得到36.5g 样品,加水配制成10%的悬浮液,加热搅拌活化30min;使矿粉在水中充分分散,然后在继续加热搅拌下加入配置好的有机覆盖剂溶液(称取7g 季铵盐溶于相当于总矿浆质量5%的乙二醇中),在85 温度下反应90min,冷却至室温,用去离子水反复洗涤几次,以洗去未反应的有机覆盖剂,老化24h 后,在80 温度下干燥,最后研磨粉碎得到样品.2 试验结果分析及讨论2 1 有机膨润土性能测试(1)有机土,钙基土亲疏水性能比较:取等量(1g )有机土,钙基土分别测试其不同溶剂中得膨胀倍数,见表1:表1 有机土,钙基土在不同溶剂中的膨胀倍数样品膨胀倍数H 2O C 2H 5O H CH 3COCH 3CCl 4钙基土浊液1 61 31 0有机土1 534 56从表中可以看出,随着溶剂极性的降低和有机性的增强,钙基土的膨胀倍数逐渐减小;而有机土的膨胀倍数却迅速增大,表现出强烈的亲油疏水性.(2)有机土,钙基土粒度比较.取同等质量得有机土,钙基土100g.充分研磨后过200目筛.有机土通过质量分数为95%,而钙基土约为80%.这说明有机阳离子进入钙基土结构层间使其剥离粒度变小.(3)有机土,钙基土差热分析:将样品制成粉末并过200目筛,装入坩埚内于参比物 AL 2O 3同置于加热炉内,由程序温度控制系统来控制加热炉内的升温速率、起始温度和终止温度,得到DT A 曲线.图1 钙基膨润土差热分析 图2 有机膨润土差热分析谱图分析结果:从图1中可看到钙基土在140 附近由一大而宽的吸热谷,200 以后基本趋于平48 河北建筑工程学院学报 第27卷滑.分析原因认为在140 温度点的吸收谷是由于原土受热释放层间吸附水所致;200 以后钙基土的结构与性能趋于稳定所以曲线较平滑,而800 附近的吸热谷是由于原土结构破坏引起的.而从图2中可以看到有机膨润土在120 左右有一小的吸热谷,吸附水释出温度较低,说明吸附水与有机土作用力不强,这一结果表明了季铵盐离子进入膨润土层间后,对原土亲疏水性能的改变;在400 左右出现了一个尖锐的放热峰,这是有机物燃烧后放出大量的热;但随后在650 有∃基线漂移%现象,这可能是由于季铵盐离子受热分解造成样品体积或质量突变引起的.2 2 试验影响因素分析(1)原土质量.制备有机膨润土所用原料中的蒙脱石含量必须在90%以上,且泥沙等杂质含量尽可能少,这就要求对原土进行反复提纯.本次试验利用水洗,过筛的方法来滤去泥沙,提纯后的的样品由于吸湿性很强,难以干燥.把样品尽量大面积平摊在吸水性较强的纸张上在阳光下风干.等晾干后,将其收集起来备用,这样得到的膨润土可以很好的保持原来的结构.若把水洗后的膨润土在烘箱中干燥,得到的样品量少且很难完全干燥会影响试验结果.(2)插层剂的种类和数量.插层剂的种类和数量对产品的凝胶性能很敏感.最佳插层剂通常是接近蒙脱石的阳离子交换容量或稍多一些.本次试验依经验值加入插层剂,即每100g 样品插层剂用量为15g ~35g.从最后得到的有机土矿浆气泡过多以及干燥后差热曲线上有基线漂移现象可判断插层剂的用量过多了.(3)影响蒙脱石插层复合效果的还包括介质PH 值、反应温度、反应时间、干燥温度等.蒙脱石浆体PH 值用酸调节为7~8时,季铵盐阳离子容易和蒙脱石结合形成复合体;季铵盐在水中溶解性比较好,将反应温度控制在60 ~90 ,反应温度控制在90m in 即可;最后将有机土干燥时,干燥温度宜控制在130 以下,否则有机活性剂分解,有机土的结构性能会受到很大影响.3 结论(1)以新疆托克逊柯尔碱矿钙基土为原料,用十六烷基三甲基溴化铵做有机覆盖剂得到了较好的有机膨润土.直接利用钙基土进行有机包覆是基于原钙基土矿样良好的理化性能,例如在水中颗粒分散均匀,悬浮性好,吸水量大,膨胀容,胶质价高等.(2)不论水洗提纯后干燥膨润土还是最后值得有机土进行干燥时都应注意干燥方法及干燥温度,以免破坏原土和有机土的结构,影响试验结果.(3)试验证明,插层剂的用量对最后制得的有机膨润土影响较大.据经验值加入的量不够准确,最佳用量应根据蒙脱石交换容量和插层剂的数量确定.参 考 文 献[1]栾文楼,李明路.膨润土的开发利用.北京地质出版社,1998[2]孙宝岐,吴一善等.非金属矿深加工.北京冶金工业出版社,1995[3]陈志勇,李玉玲等.有机膨润土的制备及其结构性能分析.非金属矿,2002.25(5);45~47Organic Modification of BentoniteAn Zhijun 1,Liu Hon gbo 2,Li Dan 2,Zha o Wenju an21 Zhang bei Huajian Co nstr uction Eng ineer ing Co.,L td.2 H eibei Institute of A r chit ecture and Civil Eng ineering Abstract T he m aterial is bentonite der iv ed from Ke'e rjian Region o f Xinjiang.Based o n the structureand charactcr istics o f bentonite,CTM AB is used as co ating reductant in the ex periment to prepare o rganbento nite directly.T hro ug h DTA analysis and test of particlesize hydrophilia or hy drophobic perfo rmance,the paper pro bes the influencing factors in o rganbento nite pr eparation.Key words bentonite;o rganic m odificatio n;organbentonite 49第2期 安志军 刘宏波 李 丹等 膨润土有机改性工艺研究。
