Page 23 - 《精细化工》2022年第5期
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第 5 期                    刘正江，等:  复合改性蒙脱土在污水处理中的应用研究进展                                    ·877·


            高。COTTET 等     [42] 以 FeCl 3 、FeSO 4 和蒙脱土制备了       用而进入蒙脱土层间，进而形成有机阳-阴离子改性
            Fe 3 O 4 改性蒙脱土，Fe 3 O 4 表面的正电荷和蒙脱土表                蒙脱土。
            面的负电荷间的静电引力使 Fe 3 O 4 均匀分散在蒙脱                          FU 等  [49] 选择阴离子表面活性剂十二烷基硫酸
            土表面；吸附实验表明，Fe 3 O 4 改性蒙脱土对溶液中                      钠（SDS）和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯
            的亚甲基蓝有良好的吸附能力，最大吸附容量可达                             化铵（CTAC）对蒙脱土进行改性，在制备过程中十
                                                                                         +
            71.12 mg/g。汤睿等    [44] 以天然膨润土、FeCl 3 •6H 2 O、      六烷基三甲基铵离子（CTAC ）首先进入蒙脱土层
            NH 3 •H 2 O、羧甲基纤维素（CMC）和壳聚糖（CS）                    间形成阳离子环境，随后十二烷基硫酸根离子与蒙
                                                                               +
            制备了双有机修饰的磁性膨润土（MB-CC）；表征                           脱土层间的 CTAC 形成离子配对成功进入蒙脱土层
            结果表明，磁性 Fe 3 O 4 纳米粒子和羧甲基纤维素与                      间；XRD 和热分析结果表明，两者改性制备的蒙脱
            壳聚糖形成的有机共聚膜成功固定于膨润土；环丙                             土层间距较大且耐热性良好。ZHANG 等               [50] 以 CTAB
            沙星（CIP）和四环素（TC）的吸附实验表明，在                           和 SDS 对钙基蒙脱土进行改性；XRD 分析结果表
            pH 为 5、温度为 25  ℃时，MB-CC 对 CIP 和 TC 的               明，CTAB 和 SDS 改性使钙基蒙脱土的层间距由
            吸附容量分别为 182 和 189 mg/g，经过 5 次循环，                   1.54 nm 变为 5.30 nm；TG 分析表明，CTAB 和 SDS
            MB-CC 对 CIP 和 TC 的去除率仍然保持在 90%以上。                  改性使钙基蒙脱土的耐热性能明显优于钙基蒙脱土。
            1.3   有机阳离子-阴离子改性蒙脱土                               CHEN 等  [51] 选取 CTAB 和硬脂酸钠（SSTA）对蒙脱
                 有机阳离子，如烷基铵盐阳离子表面活性剂可                          土进行改性；TG-DTA 分析结果表明，CTAB和 SSTA
                                                   +
                                                        2+
                                              +
            通过离子交换反应与蒙脱土层间的 K 、Na 、Ca 、                        改性使蒙脱土（CTAB/SSTA-MMT）的有机碳含量
               2+
            Mg 等无机阳离子发生交换反应而制备吸附性好、
                                                               高于 CTAB 或 SSTA 改性蒙脱土；吸附实验表明，
            层间距大的改性蒙脱土，并应用于水中污染物的去
                                                               改性过程中蒙脱土层间形成的活性剂胶束是改性蒙
            除，但烷基铵盐改性蒙脱土不耐高温，在 200 °C 左
                                                               脱土有良好吸附能力的重要原因，对溶液中甲基橙
            右就会被分解，这一缺点使有机阳离子改性蒙脱土                             的最大吸附容量可达 57.14 mg/g。RAHMANI 等             [52]
            不适于一些高温处理过程            [45] 。而有机阴离子表面活
                                                               以二十碳烯酸钠（SEIA）、十六烷基三甲基氯化铵
            性剂虽然具有很好的耐热性，但由于蒙脱土固有负
                                                               （CTMAC）、Fe 3 O 4 和 MMT 为原料合成了磁性有
            电荷的存在使其难以负载于蒙脱土表面，只有带正
                                                               机改性蒙脱土（Fe 3 O 4 -CTMAC/SEIA-MMT）；吸附
            电荷的金属阳离子与有机阴离子形成稳定配合物才
            能使有机阴离子表面活性剂成功进入蒙脱土                     [46-48] 。  实验表明，磁性有机改性蒙脱土对阳离子染料亚甲
                                                               基蓝具有良好的吸附性能，吸附容量可达 242.42 mg/g。
            基于以上原因，有研究者将有机阳离子表面活性剂
                                                               1.4    天然物质改性蒙脱土
            与有机阴离子表面活性剂同时用于蒙脱土的改性，
                                                                   除上述方法外，有研究者发现利用水热法将
            研究结果表明，有机阳-阴离子表面活性剂改性蒙脱
            土层间距大、耐热性好且对水中污染物的吸附能力                             Na 2 SiO 3 和 MgSO 4 与蒙脱土主要成分坡缕石混合制
            优于单一阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂改                             备的混合硅酸盐矿物对污染物的吸附能力较强。在
            性蒙脱土，制备过程如图 5 所示。                                  制备过程中 Si—O—Si 向—Si—O 基团转变的过程
                                                               中会形成无定形的层片状粒子，能够减小坡缕石的
                                                               表面电势，同时，随着混合矿物中 Si/Mg 原子个数
                                                               比的增加，混合矿物的空隙增大，矿物的吸附发生
                                                               在中孔和大孔。进一步增强了天然矿物对水中污染
                                                               物的吸附能力       [53] 。TIAN 等 [54] 制备了 Na 2 SiO 3 、
                                                               MgSO 4 和一氯乙酸改性坡缕石混合矿物（SS-MS-
                                                               MCA-PAL）；混合矿物对水溶液中抗生素的吸附实

                 图 5  有机阳离子-阴离子改性蒙脱土制备过程                       验结果表明，坡缕石经 Na 2 SiO 3 、MgSO 4 和一氯乙酸
            Fig. 5    Preparation process of organic cations-anions modified   改性后，坡缕石表面的 Si—O—H 转变为 Si—O—，
                  montmorillonite                              表面负电荷和吸附位点增加，阳离子抗生素可通过

                 有机阳离子表面活性剂首先通过离子交换反应                          氢键和静电引力更多地吸附在样品表面，且修饰过
                              +
                                              2+
                                        2+
                                   +
            与蒙脱土层间的 K 、Na 、Ca 、Mg 等无机阳离                        程会增加坡缕石的层间距和比表面积；此外，修饰后
            子发生交换，形成层间距大的有机阳离子改性蒙脱                             出现的—CH 2COO—，Si—O—和—CH 2—等活性基团
            土，随之有机阴离子通过与有机阳离子间的引力作                             可通过氢键或静电引力与阳离子抗生素结合，增加
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