納米高嶺土的制備與表征及其在超濾膜中的應(yīng)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(yīng)的優(yōu)勢(shì)，在水處理、材料制備等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景;因此，它的制備也就成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。插層-剝離法被認(rèn)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(shí)現(xiàn)對(duì)高嶺石的插層反應(yīng);繼通過(guò)甲醇(MeOH)和芐基三甲基氯化銨(TMBAC)置換高嶺石層間的DMSO。有機(jī)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(guò)熱處理令這些處于高嶺石層間

2、的有機(jī)分子發(fā)生脫嵌作用，導(dǎo)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(yīng)機(jī)理以及插層復(fù)合物剝離前后高嶺土的結(jié)構(gòu)特征;同時(shí)，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(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)討論了制備K-DMSO復(fù)合物時(shí)高嶺石的產(chǎn)地、含水量、插層反應(yīng)的溫度和時(shí)間對(duì)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(yīng)24h，插層率可達(dá)98.

3、8％。甲醇取代反應(yīng)主要和反應(yīng)方式有關(guān):離心重復(fù)漂洗10次，K-MeOH復(fù)合物插層率為86.2％。TMBAC置換反應(yīng)主要和TMBAC濃度和反應(yīng)時(shí)間有關(guān):TMBAC濃度為1.0mol/L時(shí)反應(yīng)48h后，K-TMBAC復(fù)合物插層率為85.9％。
　　2、XRD、TG、SEM和TEM等表征結(jié)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(jié)果表明，有機(jī)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(nèi)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(jié)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(shí)，其截留