CTAB、SDS复配修饰BS-12膨润土和高岭土的机制及吸附特征

发布时间：2017-10-16 07:15

  本文关键词：CTAB、SDS复配修饰BS-12膨润土和高岭土的机制及吸附特征

  更多相关文章： SDS CTAB BS-12 黏土矿物 吸附 机制

【摘要】：本文采用1:1型高岭土和2:1型膨润土两种黏土矿物为基质材料,以两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)为单一修饰剂,以25%、50%、100%CEC比例制备BS-12两性修饰膨润土,15%、30%、60%CEC修饰比例制备BS-12两性修饰高岭土,研究了复配修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠(SDS)对BS-12两性修饰膨润土、BS-12两性修饰高岭土的复配修饰机制及吸附特征。通过XRD、有机碳、比表面积及红外光谱等方法对两性膨润土和两性高岭土进行表征,探究两性黏土矿物结构特征,结合两性黏土矿物的表面特征变化,以及两性黏土矿物表面SCC值和SCS值随修饰剂摩尔分数的变化趋势,探究CTAB和SDS复配机理,找出了吸附模式发生改变的转折点;同时,探究20℃、40℃条件下,修饰剂复配修饰各两性黏土矿物时的吸附特征变化,根据温度对吸附过程的影响讨论了吸附机制的变化。研究目的在于搞清CTAB和SDS在BS-12两性修饰膨润土、BS-12两性修饰高岭土上的复配机制,探明不同机制转换的关键参数,为两性复配修饰黏土矿物在重金属和有机污染物同时吸附的应用提供理论依据,研究的结果在水污染治理、土壤污染治理领域具有良好的应用价值。论文得出如下结论:1.BS-12两性修饰膨润土和BS-12两性修饰高岭土的有机碳含量随BS-12加入量增加而增大,比表面积则随BS-12加入量的增加而减小,且两性修饰膨润土变化的幅度更为显著。FTIR和XRD结果显示,BS-12插层吸附于膨润土结构中,而吸附在高岭土的表面;随着BS-12修饰比例的增大,烷基链对电荷的掩蔽作用明显,两性黏土矿物的CEC和AEC值均减小;2.CTAB在BS-12修饰膨润土和BS-12修饰高岭土上的复配修饰有离子交换和疏水吸附两种复配机理。CTAB添加量低于疏水临界比例时,仅发生离子交换吸附,添加量高于疏水临界比例时,离子交换和疏水模式共存,BS-12修饰比例越低,CTAB出现疏水吸附时的临界比例越大。CTAB在25BS、50BS和100BS膨润土上向疏水结合转变的临界点是20.30%、11.56%和2.00%,疏水吸附模式在200%、150%和100%修饰比例处开始处于绝对优势;CTAB复配修饰15BS、30BS和60BS高岭土出现疏水键合的临界点为12.00%、5.75%和1.00%,疏水键合形式开始占绝对优势的临界比例均为250%;3.BS-12+CTAB在膨润土、高岭土上出现疏水吸附时的复配修饰比例之和分别为50%和30%CEC左右,与单一BS-12的临界比例接近;CTAB在两性修饰膨润土上疏水吸附占绝对优势时CTAB+BS-12的总比例均在200%附近,而在两性修饰高岭土上仅受CTAB修饰比例的影响,与低比例BS-12无关;4.BS-12两性修饰膨润土和BS-12两性修饰高岭土的AEC较小,可交换阴离子量较少。SDS仅在25BS膨润土表面存在较大比例的离子交换反应,当修饰比例大于14.78%时才开始发生疏水结合吸附模式,而在50BS、100BS膨润土和15BS、30BS、60BS高岭土上出现疏水吸附的临界比例较小,分别为0.38%、0.86%、0.70%、0.03%和0.35%;5.CTAB在BS-12两性修饰膨润土和BS-12两性修饰高岭土表面的平衡吸附符合Langmuir模型,CTAB的吸附量随BS-12含量的增加而降低,SDS复配的平衡吸附则符合Freundlich模型,SDS吸附量随着BS-12的增加而增大。BS-12两性修饰黏土矿物对CTAB的吸附量由离子交换和疏水碳链吸附量共同控制,而SDS的吸附量主要取决于疏水吸附作用。SDS在BS-12两性修饰黏土矿物表面的吸附均为自发吸附过程。在25BS膨润土上发生吸热熵增反应,在50BS、100BS膨润土、15BS、30BS和60BS高岭土上均发生放热熵减反应。
【关键词】：SDS CTAB BS-12 黏土矿物 吸附 机制
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X505
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-19
• 1.1 膨润土11-12
• 1.2 高岭土12
• 1.3 表面活性剂12
• 1.3.1 表面活性剂的概念12
• 1.3.2 表面活性剂的分类12
• 1.4 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物对污染物的吸附12-15
• 1.4.1 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物对有机物的吸附12-14
• 1.4.2 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物对重金属的吸附14
• 1.4.3 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物对重金属和有机物的同时吸附14-15
• 1.5 表面活性剂在土壤或黏土矿物上的吸附机制15-18
• 1.5.1 阳离子修饰剂在土壤或黏土矿物上的吸附机制15-16
• 1.5.2 阴离子修饰剂在土壤或黏土矿物上的吸附机制16-17
• 1.5.3 两性修饰剂在土壤或黏土矿物上的吸附机制17
• 1.5.4 表面修饰剂在土壤或黏土矿物上的复配修饰机制17-18
• 1.6 研究目的与意义18
• 1.7 技术路线18-19
• 第二章 BS-12修饰膨润土和高岭土的制备及表面特征19-27
• 2.1 材料与方法19-22
• 2.1.1 实验材料19-20
• 2.1.2 实验设计20
• 2.1.3 实验方法20-22
• 2.2 结果与讨论22-26
• 2.2.1 黏土矿物CEC和AEC22-23
• 2.2.2 黏土矿物表面特征分析23-26
• 2.3 小结26-27
• 第三章 CTAB复配修饰BS-12膨润土和BS-12高岭土的机制及吸附特征27-42
• 3.1 材料与方法28-31
• 3.1.1 实验材料28
• 3.1.2 实验设计28-29
• 3.1.3 实验方法29-30
• 3.1.4 数据处理30-31
• 3.2 结果与讨论31-41
• 3.2.1 两性膨润土表面S_(cc)变化趋势31-34
• 3.2.2 两性高岭土表面S_(cc)变化趋势34-36
• 3.2.3 CTAB在两性膨润土表面的吸附平衡36-39
• 3.2.4 CTAB在两性高岭土表面的吸附平衡39-41
• 3.3 小结41-42
• 第四章 SDS复配修饰BS-12膨润土和BS-12高岭土的机制及吸附特征42-55
• 4.1 材料与方法42-45
• 4.1.1 实验材料42-43
• 4.1.2 实验设计43-44
• 4.1.3 实验方法44
• 4.1.4 数据处理44-45
• 4.2 结果与讨论45-53
• 4.2.1 两性膨润土表面的S_(cs)变化趋势45-48
• 4.2.2 两性高岭土表面的S_(cs)变化趋势48-50
• 4.2.3 SDS在两性膨润土表面的吸附平衡50-52
• 4.2.4 SDS在两性高岭土表面的吸附平衡52-53
• 4.3 SDS与CTAB复配修饰黏土矿物的异同点53-54
• 4.3.1 黏土矿物种类对复配过程的影响53-54
• 4.3.2 修饰剂种类对复配过程的影响54
• 4.4 小结54-55
• 第五章 结论55-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

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本文编号：1041327