Page 22 - 《精细化工》2022年第5期
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·876· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
面活性剂改性蒙脱土能大幅改善蒙脱土对重金属离 力;水溶液中 Pb(Ⅱ)和刚果红的吸附实验表明,羧
子的吸附选择性,但会造成蒙脱土的孔隙结构堵塞, 甲基壳聚糖改性钠基蒙脱土比钠基蒙脱土和羧甲基
[7]
使孔容和比表面积减小,不利于对污染物的吸附 。 壳聚糖有更高的吸附容量,羧甲基壳聚糖改性钠基蒙
因此,研究者先用聚合金属阳离子插层蒙脱土,经 脱土对 Pb(Ⅱ)和刚果红的吸附容量分别可达 87.95 和
煅烧后制成柱撑蒙脱土,再采用表面活性剂或硅烷 81.77 mg/g。ZERMANE 等 [38] 制备了 Fe(NO 3) 3·9H 2O
偶联剂进行二次改性制备无机-有机复合改性蒙 改性钠基蒙脱土(Fe-SMPM),以不同 pH 下溶液中
脱土。 碱性黄 28(BY28)和 4-硝基苯酚(4-NP)的吸附
无机-有机复合改性主要以聚合羟基金属离子 去除情况对所制备材料的吸附性能进行评价,结果
为无机柱撑剂,以表面活性剂或者有机硅烷作为有 表明,随着 pH 的升高,BY28 和 4-NP 的吸附容量
机改性剂,所得无机-有机复合改性蒙脱土同时含有 均增大,同时在 BY28 和 4-NP 共存下 BY28 可增强
无机和有机两种类型的活性基团,既有柱撑蒙脱土 4-NP 在改性蒙脱土上的吸附。BOUBERKA 等 [39] 制
的机械构架和稳定作用,又有机蒙脱土的疏水作用, 备了 CTAB 改性铬插层膨润土(Cr-B)和铝插层膨
具有较大的孔容和比表面积,在对重金属离子具有 润土(CTAB-Al-B);超醇黄 4GL 吸附实验表明,
良好吸附选择性的同时,还可实现对有机污染物的 CTAB 改性铬插层膨润土比 CTAB 改性铝插层膨润
协同吸附 [15,33-34] ,制备过程如图 4 所示。 土具有更好的吸附性能,两者对超醇黄 4 GL 的平衡
[40]
吸附容量分别为 142.85 和 128.20 mg/g。THUE 等
以 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对钠基蒙脱土
进行改性得到了 MMT-APTES;表征结果表明,
APTES 成功接枝于蒙脱土层间和表面,且末端氨基
(—NH 2 )的存在使蒙脱土的亲水性能更强。水溶
液中酸性红 1 和酸性绿 25 的吸附实验表明,APTES
图 4 无机-有机改性蒙脱土制备过程 接枝蒙脱土吸附性能优异,对两者的最大吸附量分
Fig. 4 Preparation of inorganic-organic modified montmorillonite 别为 364.1 和 397.0 mg/g。张静等 [41] 采用静电纺丝
结合溶液插层法制备了醋酸纤维素@壳聚糖改性钠
由图 4 可以看出,无机金属水合阳离子首先与
基蒙脱土(CA@CS-MMT)复合纳米纤维,水溶液
蒙脱土层间阳离子进行离子交换,使蒙脱土剥离分
中 Cr(Ⅲ)(50 mg/L)的吸附实验表明,在 25 ℃,
散,后经焙烧形成层间距较大的无机柱撑蒙脱土,
pH 为 5.5±0.1 时,CA@CS-MMT(0.2 g/L)对水中
有机表面活性剂随之进入蒙脱土层间形成无机-有
Cr(Ⅲ)具有良好的吸附性能,拟合最大吸附量可达
机改性蒙脱土。RATHNAYAKE 等 [33] 以钙基蒙脱土
144.93 mg/g。
(Ca-MMT)为原料制备了 Al 柱撑十八烷基三甲基 也有研究者在交联壳聚糖存在下将 Fe 3 O 4 和
6+
溴化铵复合改性 MMT。Cr 和双酚 A 吸附实验表明, γ-Fe 2 O 3 负载于蒙脱土表面,提升蒙脱土基吸附剂的
6+
吸附过程中 Cr 与 MMT 层间金属阳离子和十八烷 回收再利用能力。天然矿物表面带负电荷,而磁性
基三甲基溴化铵之间存在静电作用,同时 MMT 中
纳米粒子(Fe 3 O 4 和 γ-Fe 2 O 3 )在不同 pH 下呈现不同
6+
存在少量 FeO,可通过氧化还原反应使 Cr 还原为 电荷,故磁性纳米粒子(Fe 3 O 4 和 γ-Fe 2 O 3 )改性蒙
3+
3+
低毒的 Cr ,同时 Cr 吸附于双酚 A 表面从而降低 脱土在酸碱环境中对污染物具有良好的吸附能力,
对生命和环境的影响。ZHU 等 [35] 采用烷基氯硅烷改 且易于从溶 液中分离 [42] 。 AGNÈS 等 [43] 制备 了
性 Al 柱撑蒙脱土,制备无机-有机复合黏土(SPILCs)。 γ-Fe 2 O 3 -壳聚糖改性蒙脱土;对亚甲基蓝的吸附实验
SPILCs 具有比未改性蒙脱土更高的有机碳含量,并 表明,在没有蒙脱土存在下,γ-Fe 2 O 3 -壳聚糖对亚甲
含有比单一表面活性剂改性有机蒙脱土更大的比表 基蓝的吸附能力在 pH 为 8.5 时达到最大,吸附容量
面积、更高的疏水性和优良的孔结构,且热稳定性 可达 82 mg/g,此时吸附主要依靠 γ-Fe 2 O 3 表面负电
更高。QIN 等 [36] 采用 3 种有机硅烷对 Al 插层/铝柱 荷与亚甲基蓝正电荷间的吸引力,随着 pH 的降低,
撑蒙脱土进行表面改性,XRD 和 FTIR 表明,硅烷 γ-Fe 2 O 3 表面正电荷增加,γ-Fe 2 O 3 与壳聚糖的正电荷
主要嫁接于蒙脱土层间铝柱表面。ZHANG 等 [37] 采 与亚甲基蓝的正电荷相互排斥,亚甲基蓝的吸附率
用羧甲基壳聚糖对钠基蒙脱土进行改性;分子模拟 下降,而有蒙脱土存在下,蒙脱土表面的永久负电
表明,羧甲基壳聚糖分散于蒙脱土的层间和表面, 荷使 γ-Fe 2 O 3 对阳离子染料亚甲基蓝的吸附 pH 范围
且羧甲基壳聚糖与蒙脱土表面形成了氢键和范德华 扩大,且对阴离子染料甲基橙的吸附能力也大大提