膨潤土與有機陽離子的相互作用

膨潤土與有機陽離子的相互作用

膨潤土結構中鋁氧八麵體層的部分Al3+被Mg2+所取代，使膨潤土層帶上負電荷,為了平衡這些負電荷，常有一些金屬離子（如Na+、K+、Ca2+、Mg2+等）嵌入膨潤土層間，這些離子能被其它金屬離子（如Cu2+、Ru2+、Fe3+等）交換，也能與有機離子（如季銨陽離子、一些陽離子染料等）發生離子交換反應，把這些有機陽離子帶入膨潤土層間。膨潤土生產工藝比較複雜，對膨潤土生產線上的要求也是比較高的。有機陽離子的引入，使膨潤土層間距增大，有機相增加，對膨潤土的吸附特性具有顯著的影響。

（1）膨潤土與有機陽離子的反應機理 膨潤土與有機陽離子的反應機製與其反應產物――有機膨潤土的結構密切相關。

Step Hen等（1988）把十六烷基三甲基銨陽離子（HDTMA）經離子交換進入膨潤土層間後，發現膨潤土對水溶液中 的苯、二氯苯、全氯乙烯等有機物的吸附量比原來的膨潤土多10～30倍。據此推測，有機陽離子進入膨潤土包括上述兩個階段：離子交換吸附和分配吸附。

吳平霄（2003）則稱這種分配吸附為疏水鍵吸附，他認為膨潤土對有機物的吸附有離子交換吸附和疏水鍵吸附兩種。通常有機陽離子與膨潤土的離子交換反應在水溶液中進行。當加入的有機陽離子量小於膨潤土的離子交換能力（CEC）時，所有的有機陽離子基本上都通過離子交換吸附在膨潤土中。即使在高離子強度的鹽溶液中，也很難置換出有機陽離子。而當加入的有機陽離子量大於膨潤土的CEC是，已存在於膨潤土層間的有機物通過疏水鍵吸附溶液中的有機物，形成帶電複合物。這種吸附作用與有機陽離子在黏土礦物層間的排列方式有關。

馮波等（20O2） 研究結果表明，膨潤土在吸附有機陽離子過程中. 隨著進入膨潤土層間的有機陽離子的增加，膨潤土的電動勢由負值向正值變化。當進入膨潤土層間的有機陽離子與膨潤土的CEC等當量時，膨潤土表現出零電位。在電泳現象中表現為當有機陽離子進入膨潤土層間的量小於CEC時，膨潤土顆粒向正極移動；當進入膨潤土層間的有機陽離子的量大於CEC時，膨潤土顆粒向負極移動。這也證明了膨潤土對有機陽離子存在兩個階段的吸附。

膨潤土吸附有機離子的量與膨潤土的CEC以及所含離子的種類有關，也與有機陽離子的種類有關。例如，Zhong等的研究表明，用相當於CEC150%的HDTMA可能把95%的鈉基膨潤土中的Na+交換出來，但隻能把75%的K+交換出來。如果用結晶紫（CV）陽離子染料與無機膨潤土進行離子交換反應，隻要用相當於CEC的量就能把所有的無機離子交換出來， 這是因為CV染料對膨潤土的吸附係數顯著大於無機離子。

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