納米高嶺土的制備與表征及其在超濾膜中的應用.pdf

1、納米高嶺土作為添加材料具有易于分散并能發(fā)生納米效應的優(yōu)勢，在水處理、材料制備等諸多領域具有廣闊的應用前景;因此，它的制備也就成為一個研究熱點。插層-剝離法被認為是目前制備納米高嶺土的最有效方法。本課題首先由二甲亞砜(DMSO)實現(xiàn)對高嶺石的插層反應;繼通過甲醇(MeOH)和芐基三甲基氯化銨(TMBAC)置換高嶺石層間的DMSO。有機分子插入高嶺石層間之后，破壞了高嶺石層間固有的氫鍵，撐大了其層間間距;最后再經(jīng)過熱處理令這些處于高嶺石層間

2、的有機分子發(fā)生脫嵌作用，導致高嶺石層與層的相互剝離，從而制得納米高嶺土薄片;研究了插層反應機理以及插層復合物剝離前后高嶺土的結構特征;同時，探討了所制得的納米高嶺土作為添加劑在超濾膜制備中的應用。主要研究內容如下:
　　1、通過單因素實驗討論了制備K-DMSO復合物時高嶺石的產(chǎn)地、含水量、插層反應的溫度和時間對于插層率的影響，優(yōu)化的制備工藝參數(shù)為:茂名高嶺土與含水量為10％的DMSO溶液，在60℃下插層反應24h，插層率可達98.

3、8％。甲醇取代反應主要和反應方式有關:離心重復漂洗10次，K-MeOH復合物插層率為86.2％。TMBAC置換反應主要和TMBAC濃度和反應時間有關:TMBAC濃度為1.0mol/L時反應48h后，K-TMBAC復合物插層率為85.9％。
　　2、XRD、TG、SEM和TEM等表征結果表明，TMBAC插入高嶺石層間之后，高嶺石層間間距由0.72nm增大至1.59nm。經(jīng)由熱處理后，所得到的片狀納米高嶺土形貌完整、顆粒均勻，片層厚度

4、為20～50nm。
　　3、IR表征結果表明，有機分子插層之后破壞了高嶺石層間固有的氫鍵并與之形成新的氫鍵。DMSO和甲醇分別以-S=O基和-CH3基與高嶺石內表面的羥基形成氫鍵;TMBAC以-CH3基與高嶺石硅氧面的羥基形成氫鍵并與甲醇的甲氧基結合，其在高嶺石層間的排列可能是以單層或多層重合平行于高嶺石(001)面的。
　　4、所制備的納米高嶺土以0.5wt％的量分別填充至聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜和平板膜時，其截留