乙烯基三乙氧基硅烷改性凹凸棒土多孔亲油材料的制备及吸附性能

专利名称：一种硅烷偶联剂改性的凹凸棒土的制备方法专利类型：发明专利
发明人：王兴国,黄健花,刘元法,金青哲,单良
申请号：CN200610039834.9
申请日：20060417
公开号：CN1843911A
公开日：
20061011
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种硅烷偶联剂改性的凹凸棒土的制备方法，属于凹凸棒土开发利用技术领域。

本发明是以凹凸棒土为原料，进行酸处理，得到酸化的凹凸棒土，然后，进行超声波分散，将硅烷偶联剂进行水解，最后，硅烷偶联剂水解液与凹凸棒土进行脱水缩合反应，得到硅烷偶联剂改性的凹凸棒土。

本发明采用硅烷偶联剂处理，提高了凹凸棒土与有机物之间的相互作用力，FTIR结果表明产品实现了硅烷改性，为扩大凹凸棒土的利用范围，提高凹凸棒土的利用价值创造了条件。

申请人：江南大学
地址：214036 江苏省无锡市惠河路170号
国籍：CN
代理机构：无锡市大为专利商标事务所
代理人：时旭丹
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凹凸棒粘土性能及应用研究苏兰;沈培友;曹建常;李登好;程晓春【摘要】凹凸棒石是一种层链状水合镁铝硅酸盐矿物，其独特的棒状纤维结构，使得它具有优异的流变、吸附、耐热、阻燃、增韧、补强等性能。

在介绍凹凸棒石性能的基础上，综述了凹凸棒石粘土在众多行业中的应用，以期为凹凸棒石粘土的高附加值应用提供参考。

%Attapulgite is a kind of hydrous magnesium silicate mineral of layered chain structure . Due to its unique fibrous crystal construction , attapulgite shows many excellent properties , such as intensive adsorption, flame resistance, effective toughener and strengthening agents , et al.In or-der to provide some references for the high value -added applications of attapulgite , the crystal structure and performance of attapulgite were introduced .Applications and developments of at-tapulgite in various industry fields were reviewed .【期刊名称】《矿产保护与利用》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P43-45)【关键词】凹凸棒粘土;性能;应用【作者】苏兰;沈培友;曹建常;李登好;程晓春【作者单位】淮阴工学院，江苏淮安223003; 江苏省凹土资源利用重点实验室，江苏淮安223003;江苏玖川纳米材料科技有限公司，江苏盱眙211700;淮安嘉诚高新化工股份有限公司，江苏涟水223400;淮阴工学院，江苏淮安223003; 江苏省凹土资源利用重点实验室，江苏淮安223003;淮阴工学院，江苏淮安223003; 江苏省凹土资源利用重点实验室，江苏淮安223003【正文语种】中文【中图分类】TD973+.1凹凸棒粘土(简称凹土)是一种以凹凸棒石为主要组分的、具有特殊纤维状晶体结构形态的含水富镁铝硅酸盐矿物[1]。

文章编号：１６７３－５１９６（２０１４）０２－００７３－０５改性凹凸棒土对地下水中石油烃类吸附的影响韩志勇，唐凤琳，鹿　玲，杜旺兵，苏　思，陆　妍（兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州　７３００５０）摘要：以甘肃临泽地区的天然凹凸棒土为原料，采用十八烷基三甲基氯化铵（ＯＴＭＡＣ）对其进行有机改性，合成有机凹凸棒土以去除地下水中石油烃类物质．通过扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对凹凸棒土的结构变化进行表征与分析．对吸附剂投加量、吸附时间、反应体系ｐＨ值和温度等因素对去除地下水中石油烃类物质的影响进行研究．实验结果表明，采用经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土处理被石油烃类污染的地下水，其最佳工艺条件：温度为３０℃，有机改性凹凸棒土投加量为３ｇ／Ｌ，吸附时间为８ｍｉｎ，ｐＨ值为７．关键词：石油烃类污染；地下水；凹凸棒土；十八烷基三甲基氯化铵；有机改性中图分类号：Ｘ５２３ 文献标识码：ＡＴｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＨＡＮ　Ｚｈｉ－ｙｏｎｇ，ＴＡＮＧ　Ｆｅｎｇ－ｌｉｎ，ＬＵ　Ｌｉｎｇ，ＤＵ　Ｗａｎｇ－ｂｉｎｇ，ＳＵ　Ｓｉ，ＬＵ　Ｙａｎ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖ．ｏｆ　Ｔｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｎａｔｕｒａｌ　ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙ　ｆｒｏｍ　Ｌｉｎｚｅ　ｃｏｕｎｔｙ　ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｗａｓ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉ－ｍｅｔｈｙｌ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＯＴＭＡＣ）．Ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙ　ｗａｓ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ｔｏ　ｒｅｍｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｅｔｒｏ－ｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ　ｆｒｏｍ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｂｙｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ）ａｎｄ　Ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓｔｈｅ　ｏｒｇａｎｏ－ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙ　ｄｏｓａｇｅ，ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄ－ｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｒｅｍｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｎｂｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ　ｆｒｏｍ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｃｏｕｌｄ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅｂｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｓ　３０℃，ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ＯＴＭＡＣ　ａｓ　３ｇ／Ｌ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ａｓ　８ｍｉｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ａｓ　７．０．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙ；ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｍｅｔｂｙｌ　ａｍｍｏ－ｎｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＯＴＭＡＣ）；ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ 近年来，地下水污染已成为世界性的环境问题之一．而受石油烃类污染的地下水以其污染普遍、危害性大、去除困难以及治理费用昂贵，受到各国环境学者和水文地质学者的关注［１－２］．目前，对该类废水的处理方法很多，归纳起来主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法［３］．本实验采用经有机改性的凹凸棒土处理被石油烃类物质污染的地下水． 凹凸棒土是一种含水富镁（铝）的硅酸盐粘土矿物，具有较大的比表面积、离子交换容量，以及良好 收稿日期：２０１２－１２－１２ 基金项目：中国科学院生态环境研究中心开放基金（２０１２－０５） 作者简介：韩志勇（１９７６－），男，山东潍坊人，博士，副教授．的吸附性、脱色性与热稳定性，而且价格低廉，因而被广泛地应用于各种废水处理中［４－５］．但因天然凹凸棒土易团聚，且表面硅氧结构为极性羟基，以及存在着大量可交换的亲水性无机阳离子，具有极强的亲水性，从而使天然土表面通常有一层水膜，不能有效地吸附具有疏水性的有机污染物［６－９］．而采用季铵盐阳离子表面活性剂对凹凸棒土进行改性，通过离子交换把凹凸棒土中存在的无机阳离子置换出来，使其成为疏水性有机粘土矿物的同时又增加其中有机质的含量，可大大增强其去除疏水性有机污染物的能力．此时，经季铵盐阳离子表面活性剂改性后的有机凹凸棒土表面性能由亲水性第４０卷第２期２０１４年４月兰　州　理　工　大　学　学　报Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．４０Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１４转变为亲油性，对有机污染物吸附性能较强，已成为废水处理的研究热点［１０－１２］，但目前有关用它来处理地下水中石油烃类物质的报道还很少．本文采用十八烷基三甲基氯化铵（ＯＴＭＡＣ）对产自甘肃临泽的天然凹凸棒土进行有机改性，并对有机改性的凹凸棒土处理石油烃类物质污染地下水的应用进行探讨．１　实验材料与方法１．１　实验材料１）凹凸棒土：实验采用甘肃临泽地区的砖红色粘土矿物为原料，粒径小于２００目，由甘肃凯西生态环境工程有限公司提供；２）实验用水：０＃柴油与去离子水充分混合，并经超声乳化处理１０ｍｉｎ后的水样作为本次实验采用的地下水；３）十八烷基三甲基氯化铵（ＯＴＭＡＣ）：分析纯，国药集团化学试剂有限公司．其余试剂均为分析纯．１．２　实验仪器集热性恒温加热磁力搅拌器（ＤＦ－１０１）；数控超声波清洗器（ＫＱ５２００ＤＥ）；分光光度计（ＵＶ－２１０２ＰＣ）；数显鼓风干燥箱（ＧＺＸ－９１４０ＭＢＥ）；便携式酸度计（ＨＩ９０２５）；摇摆式高速万能粉碎机（ＱＥ－５００ｇ）；扫描电子显微镜（ＪＳＭ－５６００ＬＶ）；低速离心机（ＬＤ４－２Ａ）；气浴恒温震荡箱（ＴＨＺ－９２Ｂ）；Ｘ射线衍射仪（Ｒｉｇａｋｕ　Ｄ／ｍａｘ－２４００）．１．３　有机凹凸棒土的制备取５０ｇ凹凸棒土原土用ｌ　ｍｏｌ／Ｌ盐酸于５０℃搅拌处理３０ｍｉｎ，并洗涤至用０．１ｍｏｌ／Ｌ硝酸银溶液检测至无氯离子，然后进行离心分离．再采用１．５ｍｏｌ／Ｌ的氯化钠溶液于５０℃搅拌处理，并洗涤至用０．１ｍｏｌ／Ｌ硝酸银溶液检测至无氯离子后，再进行离心分离；然后于１０５℃烘干后，粉碎，待用．称取一定量的ＯＴＭＡＣ，使其完全溶于５０ｍＬ去离子水中；取５ｇ经预处理过的凹凸棒土，并稍加搅拌，经超声波处理１０ｍｉｎ后，离心、洗涤至无氯离子，于１０５℃烘干后，粉碎，并过２００目筛，以储存备用［１３］．１．４　实验方法１．４．１　波长的选择不同石油烃类物质在紫外光区都有特征吸收区．其中带有苯环的芳香族化合物主要吸收波长为２５０～２６０ｎｍ，一般原油的两个吸收峰波长分别为２２５和２５６ｎｍ．而带有共轭双键的化合物主要吸收波长为２１５～２３０ｎｍ，其他石油烃类物质，如燃料油、润滑油等吸收波长也与原油相近．不同的石油烃类物质其吸收波长不同．为使测定结果具有较高的灵敏度和准确性，就必须对入射波长进行认真地选择，其关键是：要使检测波长等于被测物质的吸收波长，即被选好的波长应该是该物质的最大吸收波长，同时也应是该物质的最佳吸收波长．只有同时满足上述条件才能作为该物质的测定波长［１４］．本实验采用紫外分光光度法测定总石油烃的含量，选用的萃取剂为３０～６０℃沸程的石油醚（石油醚是经脱芳香烃后使用，其透光率以水作参比＞８０％）．其测定范围是０．０５～５０ｍｇ／Ｌ．本实验选用的石油烃类物质浓度为２０ｍｇ／Ｌ，并在１９０～３２０ｎｍ波长范围扫描，确定最佳吸收波长，测定结果如图１所示．图１　被测油品的紫外吸收光谱图Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｉｌ由图１可以看出，被测石油烃类物质在波长２２５ｎｍ以及２５６ｎｍ处有明显的吸收，本着“吸收最大，干扰最小”的原则，本实验选择２２５ｎｍ作为石油烃类物质的测定波长．１．４．２　标准曲线选取０＃柴油作为标准石油烃，准确配制标准溶液，并分别将浓度稀释至０、２、４、８、１２、２０、２５ｍｇ／Ｌ，以石油醚稀释定容，选用去离子水做空白实验．于波长２２５ｎｍ处测定吸光度．然后以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，测定结果如图２所示．图２　石油烃标准吸收曲线Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ由图２可知，标准曲线的回归方程为ｙ＝０．０３８　９４ｘ－０．００２　１４Ｒ２＝０．９９９　７式中：Ｘ表示石油烃浓度，Ｙ表示吸光度．·４７· 兰州理工大学学报 第４０卷２　结果与讨论２．１　反应介质有机改性前后微观结构的对比为从微观上了解凹凸棒土对石油烃类污染物的吸附机理，采用扫描电镜（ＳＥＭ）观察凹凸棒土有机改性前后表面形态和微观结构的变化．结果如图３所示．图３　凹凸棒土扫描电镜图（×３０　０００）Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙｓ一般来说，凹凸棒土的显微结构包括三个层次：一是凹凸棒土的基本结构单元，即棒状单晶体，简称棒晶；二是由棒晶紧密平行聚集而成的棒晶束；三是由棒晶束（也包括棒晶）间相互聚集而形成的各种聚集体［１５］．从图３ａ可看出，未经处理的凹凸棒原土主要以团聚体形态存在．而从图３ｂ可看出，经有机改性处理的凹凸棒土，虽然其紧密团聚的棒晶束部分被解离，棒晶长度变大，但其团聚现象仍较为严重．由图３可知，与原土相比，加入的ＯＴＭＡＣ对凹凸棒土起到很好的分散作用，其孔道和空隙结构均得到了较好的改善，并使原土较为密实的团聚结构变得疏松，孔道得以扩大，从而更有利于污染分子进入其中并被有效地吸附．一方面，酸处理能够有效地清除凹凸棒土中的部分杂质，使孔道得以疏松，从而有利于石油烃类物质通过扩散作用进入孔道，并通过吸附作用得以去除．另一方面，由于Ｈ原子半径较小，Ｈ＋可与凹凸棒土中的部分离子发生离子交换，使得孔容积增大，并削弱原来的层间键力，导致层状晶格裂开，孔道被疏松，从而使得吸附性能得以提高［１６］．２．２　反应介质有机改性前后ＸＲＤ分析未经处理的凹凸棒土与经ＯＴＭＡＣ有机改性处理的凹凸棒土的ＸＲＤ分析结果如图４（Ａ为未经处理的临泽凹凸棒原土；Ｂ为十八烷基三甲基氯化铵有机改性处理后凹凸棒土）所示．甘肃临泽凹凸棒土矿物组成较为复杂，凹凸棒土含量相对较低．经Ｘ射线衍射分析可知，甘肃临泽凹凸棒土中伴生有高岭土、蒙脱石和伊利石；非粘土类矿物主要是白云石、方解石、石英和长石，其中图４　原土和有机改性凹凸棒土的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ＸＲＤ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｔｕｒａｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｏ－ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｃｌａｙｓ石英含量较高［１７］．由图４可知，在２θ为８．６１°（层间距ｄ＝１．０３ｎｍ）处出现了最强吸收峰，该峰为凹凸棒土（１１０）晶面的特征吸收峰，是属于凹凸棒土基础框架结构间距的特征吸收峰，相对强度大，说明凹凸棒土的晶型比较完整．在２θ为１３．９７１　０°、１６．５７２　０°处分别出现了较弱的吸收峰，这两个峰为凹凸棒石（２００）晶面和（１３０）晶面的特征吸收峰．ＸＲＤ分析结果表明，经ＯＴＭＡＣ有机改性后的凹凸棒土特征衍射峰并没有发生位移，仅峰强度出现变化，说明凹凸棒土的晶体结构并没有发生显著的改变．而经ＯＴＭＡＣ有机改性后的凹凸棒土的特征衍射峰的峰强发生较大改变，晶型明显变好，纯度明显提高．从图４中可看出，在凹凸棒土原土和有机改性后的凹凸棒土中，当２θ为２６．８６１　０°，均出现了较强的吸收峰，这是石英的特征吸收峰［１８－１９］．说明ＯＴＭＡＣ有机改性不能使凹凸棒土中的杂质石英能得到有效的去除，从而影响凹凸棒土的纯度．同时，ＯＴＭＡＣ季铵盐阳离子进入凹凸棒土的晶层中后，与其层间的无机阳离子发生交换，这明显提高了其表面的疏水亲油性能，从而有助于改善其对石油烃类污染物质的吸附效果，并增强了凹凸棒土的吸附能力．２．３　吸附剂投加量对吸附效果的影响分别取ＯＴＭＡＣ有机改性后的凹凸棒土０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８ｇ，分别加入到容积为２５０ｍＬ的具塞锥形瓶中，再加入１００ｍＬ初始浓度为４０ｍｇ／Ｌ的受石油烃类污染的地下水，于１５℃恒温振荡１ｈ（１２０ｒ／ｍｉｎ）．利用石油醚萃取后进行总石油烃测试及分析，结果如图５所示．由图５可知，随着凹凸棒土用量的增加，虽然其对地下水中石油烃类物质的去除率逐渐增大，但其单位吸附量却随之减少．当吸附剂用量达到０．３ｇ后，即使继续增加凹凸棒土质量，石油烃类物质的去·５７·第２期 韩志勇等：改性凹凸棒土对地下水中石油烃类吸附的影响 图５　有机改性凹凸棒土投加量对吸附效果的影响　Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｏ－ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　ｄｏｓａｇｅ　ｏｎｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ除率也再无明显增加，且单位吸附量出现急剧下降．一方面，这可能是由于凹凸棒土用量达到一定值时，石油烃类物质与凹凸棒土之间达到吸附平衡，再继续增加凹凸棒土的用量，对石油烃类物质的去除率也无明显的提高．另一方面，ＯＴＭＡＣ季铵盐阳离子表面活性剂加入量过多容易引起发泡，同时会增加后续洗涤的工作量．综合考虑去除率、单位吸附量、成本和改性效果等因素，本实验确定以每１００ｍＬ废水中加入０．３ｇ经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土为宜．２．４　吸附时间对吸附效果的影响取１４个２５０ｍＬ具塞锥形瓶，分别投加０．３ｇ经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土，加入１００ｍＬ初始浓度为４０ｍｇ／Ｌ石油烃类污染地下水，并取２个盛有１００ｍＬ去离子水的具塞锥形瓶作为空白对照．于１５℃恒温振荡（１２０ｒ／ｍｉｎ），振荡时间分别为２、４、６、８、１０、２０、３０、４０、５０、６０、８０、１００、１２０、１５０ｍｉｎ，定时取样进行总石油烃测试及分析，结果如图６所示．图６　处理时间对石油烃吸附效果的影响Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏ－ｃａｒｂｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ由图６可知，在０～８ｍｉｎ内，随着处理时间的增加，有机改性的凹凸棒土能快速吸附水样中的石油烃类物质，使得石油烃类物质的去除率逐渐升高，且在第８ｍｉｎ时，去除率达到９１．２８％；但此后随着时间的增加，吸附效果再无明显增强，可认为达到吸附平衡．其中在第１００ｍｉｎ时，去除率达到９４．１３％，１００ｍｉｎ后去除率略有降低．从实验结果可以看出，反应体系在第８ｍｉｎ时即达到吸附平衡．由于ＯＴＭＡＣ仅在凹凸棒土表面实现了接枝，而表面吸附相对于孔道内吸附而言是一个非常快速的过程，所以水中石油烃类物质可在短时间内被凹凸棒土快速吸附，随后由于凹凸棒土表面基本被石油烃类覆盖，从而导致了其吸附速率的显著下降．２．５　反应体系ｐＨ值对吸附效果的影响取７个２５０ｍＬ具塞锥形瓶，分别投加０．３ｇ经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土，加入１００ｍＬ初始浓度为４０ｍｇ／Ｌ的石油烃类污染地下水，采用０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ和０．１ｍｏｌ／Ｌ的Ｈ２Ｓ０４调节ｐＨ值分别至１、３、５、７、９、１１、１３，并于１５℃恒温振荡８ｍｉｎ（１２０ｒ／ｍｉｎ）．利用石油醚萃取后进行总石油烃的测试及分析，结果如图７所示．图７　ｐＨ值对吸附效果的影响　Ｆｉｇ．７　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐＨ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｎｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ由图７可知，有机改性的凹凸棒土处理被石油烃类物质污染地下水时，对反应体系的ｐＨ值适应范围很广，在上述选定的ｐＨ值范围内，其对石油烃类污染物的去除率均大于８９％．但当ｐＨ值为７时，可达到有机改性凹凸棒土处理被石油烃类污染地下水的最大去除率．即在ｐＨ值为中性条件时，有机改性后的凹凸棒土除油效果最好．原因如下：在弱酸性条件下，Ｈ＋能中和油粒子表面的负电荷层，破坏其稳定性，有助于提高除油效果；但在强酸性条件下，Ｈ＋在一定程度上却能与有机凹凸棒土层间的季铵盐阳离子发生离子交换，从而改变了有机凹凸棒土自身的性质，并削弱了除油效果；而在强碱性条件下，油粒子自身产生一定的皂化作用，从而在一定程度上对石油烃类物质的去除效果产生影响．所以采用经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土处理该废水的过程中，ｐＨ值为７时对石油烃类物质的去除效果最好．·６７· 兰州理工大学学报 第４０卷２．６　反应温度对吸附效果的影响取８个２５０ｍＬ具塞锥形瓶，各加入０．３ｇ经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土，分别加入１００ｍＬ初始浓度为４０ｍｇ／Ｌ被石油烃类污染地下水，并置于１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０℃的恒温（１２０ｒ／ｍｉｎ）振荡吸附８ｍｉｎ．利用石油醚萃取后进行总石油烃的测试及分析，结果如图８所示．图８　温度对吸附效果的影响　Ｆｉｇ．８　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ由图８可知，在１０～８０℃范围内，总石油烃的去除率均较高（大于９０％）．但当温度为３０℃时可达到改性凹凸棒土处理被石油烃类污染地下水的最大去除率．在１０～３０℃范围内，随着反应体系温度的升高，有机改性的凹凸棒土对总石油烃类物质的去除率随着温度的升高而增大，但超过３０℃后，有机改性的凹凸棒土吸附石油烃类效果开始出现小幅度下降．因此，当反应体系采用３０℃时，其对地下水中的石油烃类物质去除效果达到最好．可认为经有机改性的凹凸棒土作为水处理剂时具有较宽的温度适用范围，而在实际操作中，可采用在室温条件下处理被石油烃类污染的地下水．一方面，由于温度升高，油分子可获得吸附活化能而增强吸附能力，并增加彼此之间的碰撞机会，更好地促使油粒子在凹凸棒土表面聚集和粗粒化；另一方面，由于吸附是放热过程，温度过高使油粒子的热运动能力增强，导致凹凸棒土层间季铵离子上的烷基有机团与油分子间作用力下降，从而影响除油效果．３　结论１）ＳＥＭ结果表明：经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土其孔道和空隙结构均得到了显著地改善，从而更有利于石油烃类物质进入其中并进行有效地吸附．但凹凸棒土的团聚现象仍较为严重；２）Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）结果表明：经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土纯度得以提高，杂质含量明显降低，从而有效地增强了其对地下水中石油烃类物质的处理能力．３）采用ＯＴＭＡＣ对凹凸棒土进行有机改性，并用于去除地下水中石油烃类物质的最佳工艺条件为：反应体系ｐＨ＝７、吸附剂的投加量为３ｇ／Ｌ、吸附时间为８ｍｉｎ时，温度为３０℃．４）经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土可作为被石油类物质污染的地下水修复工程良好的反应介质，其性价比较高，具有一定的现实可行性．参考文献：［１］　王　蕾，赵勇胜，董　军．城市固体废弃物好氧填埋的可行性研究［Ｊ］．吉林大学学报：地球科学版，２００３，３３（３）：３３５－３３９．［３］　刘汉利．改性粉煤灰处理含油废水的研究［Ｊ］．粉煤灰综合利用，２００１，１７（１）：３３－３５．［３］　丁忠浩．有机废水处理技术及应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００２：１５６－１５７．［４］　包军杰，余贵芬，蒋　新，等．改性凹凸棒石对模拟含酚废水处理机制的研究［Ｊ］．环境化学，２００８，２５（１）：３７－４０．［５］　刘小华，钱树云．凹凸棒粘土的开发应用现状［Ｊ］．化工矿物与加工，２００７（１２）：３０－３２．［６］　张　良，姚　超，丁永红，等．凹凸棒土有机改性的研究［Ｊ］．涂料工业，２００７，３７（１１）：４１－４３．［７］　朱利中，陈宝梁．膨润土吸附材料在有机污染控制中的应用［Ｊ］．化学进展，２００９，２１（２／３）：４２０－４２９．［８］　胡　涛，汪玉祥，许　干，等．印染废水的治理研究［Ｊ］．江苏环境科技，２００５，１８（４）：２９－３２．［９］　张国庆，姚　超，李为民，等．阳离子表面活性剂和硅烷偶联剂协同改性纳米凹凸棒土的研究［Ｊ］．化工矿物与加工，２００８（１０）：１９－２３．［１０］　刘维俊．高分子壳聚糖对微量金属离子的螯合作用研究［Ｊ］．环境科学与技术，２００３，２６（３）：１１－１２．［１１］　党明岩，张廷安．交联壳聚糖的合成及其吸附处理废水的研究进展［Ｊ］．环境保护科学，２００４，３０（１２４）：４－６．［１２］　刘维俊．高分子壳聚糖对微量金属离子的螯合作用研究［Ｊ］．环境科学与技术，２００３，２６（３）：１１－１２．［１３］　黄健花．凹凸棒土的有机改性及其应用［Ｄ］．江苏：江南大学，２００８．［１４］　庞艳华，丁永生，公维民．紫外分光光度法测定水中油含量［Ｊ］．大连海事大学学报，２００２，２８（４）：６８－７１．［１５］　周　杰，马毅杰．凹凸棒石粘土的显微结构特征［Ｊ］．硅酸盐通报，１９９９（６）：５０－５５．［１６］　姜桂兰，张培萍．膨润土加工与应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５．［１７］　陈　浩，王爱勤．不同产地凹凸棒粘土理化性质及其对复合保水剂性能影响研究［Ｊ］．中国矿业，２００８，３（１７）：４６－５７．［１８］　ＭＥＬＯ　Ｄ　Ｍ　Ａ，ＲＵＩＺ　Ｊ　Ａ　Ｃ，ＭＥＬＯ　Ｍ　Ａ　Ｆ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｎｔｈａｎｕｍ　ｐａｌｙｇｏｒｓｋｉｔｅ　ｃｌａｙｓ　ａｓ　ａｃｉｄ　ｃａｔａ－ｌｙｓｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｌｌｏｙｓ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００２，３４４：３５２－３５５．［１９］　ＭＥＬＯ　Ｄ　Ｍ　Ａ，ＲＵＩＺ　Ｊ　Ａ　Ｃ，ＭＥＬＯ　Ｍ　Ａ　Ｆ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｒｂｉｕｍ　ｐａｌｙｇｏｒｓｋｉｔｅ　ｃｌａｙ　ａｓ　ａｃｉｄ　ｃａｔａｌｙｓｔ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ　ａｎｄ　Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ　Ｍａｔｅｒｉａｌ，２０００，３８：３４５－３４９．·７７·第２期 韩志勇等：改性凹凸棒土对地下水中石油烃类吸附的影响 。

有机改性凹凸棒石吸附活性染料的性能及机理研究的开题报告一、研究背景及意义随着工业的发展，大量有机染料被排放到环境中，引起了严重的水污染问题。

这些有机染料难以通过传统水处理方法去除，因此寻找新的高效去除有机染料的吸附材料具有重要意义。

凹凸棒石作为一种常见的矿物质，其稳定性强、孔径分布广、吸附能力强等优点使其成为一种理想的吸附材料。

但凹凸棒石表面的亲水性较强，且存在一定的缺陷，因此使用有机改性剂来改变凹凸棒石表面的性质，提高其吸附活性，已成为研究的热点。

本研究旨在通过有机改性凹凸棒石来吸附活性染料，探究其吸附性能和机理，为水处理中有机污染物的去除提供新的思路和方法。

二、研究内容1.选择适宜的有机改性剂对凹凸棒石进行改性，调节其表面性质；2.研究不同条件下有机染料在有机改性凹凸棒石上的吸附性能，包括吸附剂用量、吸附温度、初始染料浓度等因素的影响；3.通过吸附动力学、吸附等温线等方法探究有机染料在有机改性凹凸棒石上的吸附机理；4.比较有机改性凹凸棒石和传统吸附材料的吸附效果和经济性，分析其在水处理中的应用前景。

三、研究方法1.有机改性凹凸棒石的制备：选择适宜的有机改性剂，并通过浸涂、溶胶凝胶等方法对凹凸棒石进行表面改性；2.吸附实验：调节吸附剂用量、吸附温度、初始染料浓度等因素，并通过紫外光谱法测定吸附后的染料浓度，计算出吸附量；3.吸附机理研究：通过吸附动力学、吸附等温线等方法探究有机染料在有机改性凹凸棒石上的吸附机理；4.比较分析实验：与传统吸附材料进行比较研究，评估有机改性凹凸棒石在水处理中的应用前景。

四、预期结果通过选取合适的有机改性剂对凹凸棒石进行改性，在水处理中用作吸附材料，实现对有机染料的高效去除。

通过研究吸附机理，探究有机改性凹凸棒石的吸附过程及机理，对进一步优化吸附效果、提高吸附速度具有重要的指导意义。

同时，比较分析有机改性凹凸棒石和传统吸附材料的优缺点，为水处理中吸附材料的选取提供重要参考。

乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)改性APAO-V基热熔胶及其性能研究胡媛;杨宏;李士娟;李秋影;郭卫红【期刊名称】《中国胶粘剂》【年(卷),期】2024(33)6【摘要】使用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)对聚α-烯烃(APAO)基热熔胶进行接枝改性,制备了高粘接强度、耐溶剂性、耐热性稳定的反应型聚α-烯烃-乙烯基三乙氧基硅烷(APAO-V)基热熔胶。

探究了不同质量分数下VTES改性APAO后对所制备热熔胶体系各性能的影响,从而确定最佳配比。

研究结果表明:(1)FT-IR曲线表明VTES发生水解进行自交联,VTES改性APAO成功;XRD衍射曲线表明VTES接枝APAO并未对其结晶形态产生影响。

(2)当VTES的质量分数为8%时,VTES改性APAO基热熔胶的软化点、旋转黏度均达到最大值,分别为147.7℃、7025 mPa·s,APAO基热熔胶热稳定性能最好。

(3)使用8%VTES改性APAO所制备的反应型APAO-V基热熔胶,改性后热熔胶的粘接强度在常温、高温(60℃)以及低温(-20℃)状态下均有提升,其中常温下粘接提升效果最好,剥离强度提升了15.0 N/cm。

改性后热熔胶在浸水28 d后剥离强度仍能达到22.3 N/cm。

(4)使用8%VTES改性APAO所制备的反应型APAO-V基热熔胶,比较热熔胶对4种不同塑料基材(PE、PVC、PP和ABS)的单搭接剪切强度,改性后APAO所制备的热熔胶的粘接性能均有很大程度的提升。

【总页数】9页(P15-22)【作者】胡媛;杨宏;李士娟;李秋影;郭卫红【作者单位】华东理工大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ436.4【相关文献】1.乙烯基三乙氧基硅烷改性凹凸棒土多孔亲油材料的制备及吸附性能2.乙烯基三乙氧基硅烷改性丙烯酸酯乳液合成工艺的优化研究3.乙烯基三乙氧基硅烷改性丙烯酸酯乳液的合成及其性能4.聚乙烯咔唑/乙烯基三乙氧基硅烷改性碳纳米管气敏传感器的制备及性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种改性凹凸棒土吸附剂及其制备方法与流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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改性凹凸棒土在水处理中的应用现状工业技术的快速进展，进入水中的污染物数量和种类急剧加添，尤其是那些毒性较强且难降解物质，造成水体污染日趋广泛和严重，加剧了水资源的紧张情形，同时威逼着人类的健康和安全。

因此，多种技术被应用于水体污染物处理，如电化学分别、絮凝沉淀、膜滤法、离子交换和溶剂萃取技术．但是，这些技术大多存在耗时、费用高、效率低等问题．吸附技术作为一种工艺简单、操作便利的污水处理技术，具有广阔的应用前景，而低耗能、可再生的、无毒的吸附材料的开发成为吸附技术的讨论重点。

凹凸棒土是我国一种储量丰富的矿产资源，是在水处理中开发成本低廉，效果显著的环保吸附材料。

其多孔型链层状晶体结构，导致数量浩繁的孔隙与孔道贯穿于整个结构中，因此，凹凸棒土的比表面积很大，有很好的吸附性能。

此外，凹凸棒土表面有可交换的阳离子和羟基，可以与重金属离子和有机物发生离子交换作用或形成配位键，因此，常常作为吸附材料，用于处理含有重金属或有机物的废水。

但是，凹凸棒原状土含有大量的杂质，影响凹凸棒土的使用性能，需要经过提纯和改性处理才能更好地达到吸附效果。

１凹凸棒土改性方法及吸附机制1.1改性方法目前较常用的改性方法重要包括无机改性和有机改性，无机改性重要包括高温活化、酸活化、碱处理、盐渍处理、微波处理和超声波分散技术。

其中，高温活化、酸活化和微波处理的重要作用是使内部结构变得疏松多孔，加添比表面积，有讨论表明，与原状土相比，比表面积可以提高几倍到几十倍，从而加强了吸附力。

在肯定时间内，凹凸棒土的比表面积与这３种方法的处理时间呈正相关，但是处理时间过长会引起凹凸棒土结构的坍塌，直接影响其吸附性能。

碱处理和盐渍处理重要是通过改性剂中的金属离子与凹凸棒土层间的Fe3+､Mg2+､Na+以及其他微小粒子发生离子交换，造成凹凸棒土结构电荷不平衡，加强了凹凸棒土的吸附活性；超声波分散技术利用超声的空化作用以及在溶液中形成的冲击波和微射流，使分子间产生猛烈的碰撞和聚集作用，提高吸附性能。

聚酰亚胺／凹凸棒土复合薄膜的制备与性能研究韩文松【摘要】首先将3-氨丙基三乙氧基硅烷与凹凸棒土进行反应，得到氨基改性的凹凸棒土（ A-ATT），再将A-ATT按不同比例与酐封端的聚酰胺酸进行反应，最后经热酰胺化过程，得到一系列聚酰亚胺／凹凸棒土复合薄膜。

采用红外光谱（FT-IR）、动态光散射（DLS）、紫外光谱（UV-vis）、热重分析（TGA）、和动态机械热分析仪（DMTA）对合成的改性凹凸棒土和聚酰亚胺／凹凸棒土复合薄膜进行了表征。

UV-vis光谱表明，通过向聚酰亚胺薄膜中添加A-ATT可以改变聚酰亚胺薄膜的透光性。

TGA测试结果表明，随着A-ATT含量的增加，聚酰亚胺／凹凸棒土复合薄膜的热稳定性有所提高。

由机械性能测试可知，当加入少量A-ATT时，聚酰亚胺／凹凸棒土复合薄膜的杨氏模量和拉伸性能有所提高，当A-ATT含量大于2．0％时，聚酰亚胺／凹凸棒土复合薄膜的机械性能有所下降。

%The attapulgite was modified by using 3-aminopropyl triethoxysilane ( APTES) as coupling a-gent and the amino modified attapulgite ( A-ATT) was prepared at first.Then, the A-ATT reacted with the an-hydride groups of polyamide acid.Finally, a series of ATT@PI composites were obtained by thermal imidiza-tion.The structures and properties of the A-ATT andATT@PI composites were characterized by Fourier trans-form infrared spectrometer ( FT-IR ) , laser light scattering, UV-vis spectra, thermogravimetric analysis ( TGA) and dynamic mechanical thermal analysis ( DMTA) .UV-vis spectra results showed that the optical transparency of the ATT@PI composites could be changed by adding A-ATT to the polyimide matrix.The TGA results showed that the thermalstabilities of the ATT@PI composites can be improved by adding a small amount of A-ATT.More over, the Young’ s modulus and tensile strength of ATT@PI composites can be im-proved by adding a small amount of A-ATT, whereas weakened by more than 2%A-ATT loading.【期刊名称】《陕西理工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P6-10)【关键词】聚酰亚胺;凹凸棒土;改性;聚酰亚胺/凹凸棒土复合薄膜【作者】韩文松【作者单位】陕西理工学院材料科学与工程学院，陕西汉中723000【正文语种】中文【中图分类】TQ316.6+2;O631近几十年来，有机-无机纳米复合材料受到人们的广泛关注，各种各样的无机纳米粒子被引入到聚合物中，以提高聚合物材料的物理和机械性能[1-3]。