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有机膨润土的结构调控及吸附性能研究

徐立恒  
【摘要】: 有机膨润土对有机物的吸附性能良好,在环境污染控制领域应用前景广阔,有机膨润土合成-吸附一体化工艺使其大规模应用到废水处理工程成为可能。本文围绕进一步提高有机膨润土的吸附能力、调控有机膨润土的结构和功能等关键科学问题,遴选了一系列不同特征结构的表面活性剂合成有机膨润土,研究其结构和吸附性能之间的关系,重点探讨了表面活性剂的负载形式对有机膨润土吸附性能的影响及机制,研究了表面活性剂的芳环、烷基链等结构单元对有机膨润土吸附性能的影响,讨论了共存表面活性剂对有机膨润土合成-吸附一体化技术处理废水的影响。论文取得以下一些有价值的研究结果: (1)发现表面活性剂的负载形式对有机膨润土的吸附性能具有重要影响。负载量大于0.8CEC时,以分子形式吸附到膨润土层间的长碳链表面活性剂,因其阳离子头基和对离子的强水合作用,破坏了有机膨润土层间烷基链团簇的紧密堆积和疏水相互作用,从而降低有机膨润土的吸附能力。以双碳链表面活性剂DODMA合成的有机膨润土减少了分子形式表面活性剂的负载,对萘、硝基苯的吸附性能明显优于单碳链表面活性剂OTMA合成的有机膨润土。 (2)用短碳链表面活性剂改性的有机膨润土层间,表面活性剂的烷基链未能形成有效的吸附位点,但它为有机污染物的吸附提供了疏水环境和亲和力。因此,有机膨润土层间烷基链的位阻效应使其饱和吸附容量下降,但其对低浓度有机污染物的吸附能力增强。例如,在苯酚浓度小于100mg/L时,30HM-膨润土对其的吸附能力约为60TMA-膨润土的1.5倍。 (3)有机膨润土合成-吸附一体化工艺处理废水过程中,共存的微量TX100与CTMA协同吸附到膨润土层间,并形成有机相,从而增强有机膨润土对萘等有机污染物的吸附能力。当溶液中残留混合表面活性剂的量超过其临界胶束浓度时,有机膨润土的吸附能力下降。


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