關(guān)于凹凸棒石的功能化改性介紹

凹凸棒石的功能化改性

凹凸棒石功能化改性方法

凹凸棒石的許多納米隧道平行于棒軸，可以通過熱處理對凹凸棒石進行改性，通過不同溫度的煅燒，可以選擇性地去除結(jié)晶內(nèi)隧道中不同類型的水分，從而改變孔洞結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)。

不同溫度下凹凸棒石成分和結(jié)構(gòu)變化

研究表明，熱改性能夠增大凹凸棒石的比表面積，增加活性中心和吸附點位，但溫度過高，會導(dǎo)致內(nèi)部燒結(jié)等現(xiàn)象發(fā)生，反而不利于吸附。因此，熱改性處理存在溫度臨界點，該方法是凹凸棒石作為吸附劑、脫色劑、催化劑必要的處理手段。

凹凸棒石酸化的作用主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面是礦物聚集的解聚；另一方面是對陽離子的置換，起到疏通孔道和增加礦物比表面積的作用。

通過酸處理可以使凹凸棒土在水溶液中的結(jié)構(gòu)電荷和表面電荷發(fā)生相應(yīng)改變，從而改變凹凸棒土膠體的帶電性和吸附活性，進而對凹凸棒土的物理化學性質(zhì)產(chǎn)生影響，尤其是對凹凸棒土的陽離子交換容量和比表面積。

凹凸棒土表面改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性質(zhì)或者改進粒子對聚合物的結(jié)合性能。有機改性可以改變凹凸棒石表面功能基團、新疏水性和孔道結(jié)構(gòu)，常見的有表面活性劑包覆改性、接枝改性和碳復(fù)合改性。

表面活性劑改性還可以改變黏土吸附劑的親水性，從而實現(xiàn)對水中有機污染物更好的去除；接枝改性可以在凹凸棒石表面引入不同類型、不同電荷的功能基團，實現(xiàn)對陰離子型和陽離子型染料的有效吸附；除了接枝或負載有機小分子進行有機改性外，凹凸棒石表面用碳進行改性，也是提高其吸附性能的有效方式。

對于堿處理有兩種看法：一是認為堿處理可以使粘土的孔道發(fā)生變化，也可以使粘土的比表面積增大，但是對礦物的組分和結(jié)構(gòu)的影響沒有酸處理明顯。二是認為堿處理可以改變礦物的晶相結(jié)構(gòu)，從而發(fā)生物種轉(zhuǎn)變。

相對于酸處理而言，對堿處理凹凸棒土的條件選擇、影響因素及反應(yīng)機理等的探討都不夠充分，有待進一步的實驗研究。

物理改性方法如研磨、球磨、超聲、高速攪拌和輻照處理等，主要通過機械力作用使凹凸棒石棒晶束解離，提高棒晶的分散性和比表面積，同時使更多的表面活性基團釋放出來；或者使棒晶折斷，在表面形成新的硅羥基；或者通過高能射線改變棒晶聚集態(tài)或活化惰性的Si—O—Si基團等，這些作用有助于提高凹凸棒石的吸附性能。

相比之下，化學改性方法較物理方法改性效率更高，但物理方法更環(huán)境友好，所以近年來物理－化學相結(jié)合的方法成為研究熱點。不管采用何種方法改性，其原理都是如何增加凹凸棒石比表面積、改善表面電荷或親疏水性、增加表面活性基團或提高離子交換能力。