有機(jī)膨潤(rùn)土的構(gòu)-效關(guān)系及吸附機(jī)制.pdf

1、有機(jī)膨潤(rùn)土吸附性能良好、結(jié)構(gòu)一功能可調(diào)，在有機(jī)廢水吸附處理等污染控制領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文在評(píng)述有機(jī)膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)特征、吸附性能及污染控制應(yīng)用的基礎(chǔ)上，圍繞進(jìn)一步提高有機(jī)膨潤(rùn)土的吸附性能、開(kāi)發(fā)新型高效有機(jī)膨潤(rùn)土吸附劑、降低處理成本等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，系統(tǒng)研究了長(zhǎng)碳鏈有機(jī)陽(yáng)離子負(fù)載量、膨潤(rùn)土電荷性質(zhì)對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)及吸附性能的影響，重點(diǎn)探討了CTMA<'+>堆垛密度對(duì)有機(jī)膨潤(rùn)土吸附性能及吸附熱力學(xué)特征的影響，試圖搞清有機(jī)膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)與吸附性能之

2、間的構(gòu)一效關(guān)系，并探明其吸附機(jī)制；嘗試用CTMA-Al復(fù)合膨潤(rùn)土同時(shí)吸附處理水中有機(jī)污染物和磷酸根，為開(kāi)發(fā)利用新型多功能高效有機(jī)膨潤(rùn)土吸附劑提供理論依據(jù)。論文取得以下一些有價(jià)值的研究結(jié)果： (1)探明了有機(jī)膨潤(rùn)土非均勻結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。膨潤(rùn)土電荷分布不均勻，且層間有機(jī)陽(yáng)離子在烷基鏈?zhǔn)杷饔孟聲?huì)相互聚集；因此，有機(jī)陽(yáng)離子在膨潤(rùn)土層間呈非均勻排列，導(dǎo)致有機(jī)膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)的非均勻性，并表現(xiàn)為有機(jī)膨潤(rùn)土底面間距與有機(jī)陽(yáng)離子構(gòu)型呈非同步演化。

3、 (2)明確了有機(jī)膨潤(rùn)土的吸附性能主要由層間有機(jī)陽(yáng)離子的堆垛密度決定。隨著有機(jī)陽(yáng)離子堆垛密度增加，有機(jī)膨潤(rùn)土吸附性能呈先增加后降低趨勢(shì)，如CTMA<'+>負(fù)載量從0.2CEC逐漸增加到2.0CEC時(shí)，苯酚的K<,oc>值先從300 L/kg增大到700 L/kg，然后再降低到360 L/kg。有機(jī)陽(yáng)離子堆垛密度改變時(shí)烷基鏈會(huì)形成不同的有機(jī)相，從而導(dǎo)致有機(jī)物K<,oc>值改變。 (3)發(fā)現(xiàn)有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有機(jī)物以熵驅(qū)動(dòng)為

4、主。在低堆垛密度時(shí)有機(jī)陽(yáng)離子形成的有機(jī)相具有"界面相"結(jié)構(gòu)特征，吸附過(guò)程熵項(xiàng)和焓項(xiàng)都表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，其中熵項(xiàng)占自由能變化的68％以上。隨著有機(jī)陽(yáng)離子堆垛密度增加，有機(jī)相逐漸從"界面相"演變成"體相"，熵驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)；同時(shí)烷基鏈相互作用增強(qiáng)，焓項(xiàng)逐漸從驅(qū)動(dòng)效應(yīng)轉(zhuǎn)變成阻礙效應(yīng)。 (4)率先研究了CTMA-Al復(fù)合膨潤(rùn)土同時(shí)吸附處理水中有機(jī)污染物和磷酸根的性能。復(fù)合膨潤(rùn)土形成了與有機(jī)膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)類(lèi)似的有機(jī)相，因而它們吸附性能相當(dāng)；復(fù)合膨潤(rùn)