有机膨润土的构—效关系及其分子作用机制
发布时间：2021-11-17 16:40
有机膨润土吸附性能良好、结构-功能可调，在废水处理等污染控制领域有广阔的应用前景。有机膨润土合成-吸附一体化工艺使膨润土大规模用于废水处理工程成为可能，但常见的有机膨润土对水中亲水性芳香类化合物去除效果较差，导致一体化工艺对废水的COD去除效率相对较低，通常要与生化处理等工艺联合才能使废水达标排放。因此有必要调控有机膨润土的结构，提高其吸附亲水性芳香类化合物的能力。近年来有机膨润土的吸附性能与结构特征之间的关系研究引起关注，但仅限于层间的有机相，对层间潜在的吸附点位硅氧烷表面的调控及分子作用机制研究几乎为空白。因此，同时调控有机膨润土层间的有机相和硅氧烷表面的结构特征、提高其吸附亲水性芳香类污染物的能力，是实现有机膨润土大规模废水处理工程应用亟需进一步解决的科学与技术难题。本文从有机膨润土与吸附质之间分子作用的角度探讨了有机膨润土的结构-性能关系，重点研究了有机膨润土硅氧烷表面纳米位点的吸附特征和机理；利用线性溶剂化能关系（LSER）模型定量解析了长碳链有机膨润土水相吸附中的各种物理作用力，考察了有机物性质差异对其在长碳链有机膨润土上吸附性能的影响；并根据亲水性芳香类污染物的特点（含有...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
TMA一膨润土干态和湿态时层间微环境
用的分析纯十六烷基三甲基澳化按(CTMAB)购于上海化学试剂三厂，十六烷基三甲基钱离子(CTMA十)结构如图3一1所示。实验所用的水为去离子水。}eT、+/N泛才\/\/八\/冲才、/侧视图 0.43nm2.Inm2.53nrn下eell土。m.67n图俯视图3一 1CTMA十化学结构Figure3一 1ChemiealstruetoreofCTMA+ 1.2CTMA一月彭润土制备及基本结构表征首先考察十六烷基三甲基澳化钱(CTMAB)在钙基膨润土上的吸附规律。称取0.19钙基膨润土至25mL的离心管中，依次加入20mL含有0碎.0倍阳离子交换容量(o礴.OCEC)的十六烷基三甲基澳化馁水溶液。25℃振荡12h;35oorpm离心ZOmin;移取smL上清液定容之 25mL，用TOC一 VCPH液体有机碳分析仪测定其有机碳含量。将测得的有机碳含量换算成十六烷基三甲基嗅化按溶液的浓度，即为吸附后十六烷基三甲基澳化按的平衡浓度。再由初始浓度和平衡浓度之差求得吸附量。十六烷基三甲基澳化按的投加浓度一吸附量的关系图如图3一2所示，其中投加浓度和吸附量均换算成相应膨润土CEC的倍数。根据十六烷基三甲基嗅化按的投加浓度一吸附量的关系(见图3一2)，投加量在 1.0CEC以下时，十六烷基三甲基钱离子的吸附量接近100%，因而在合成有机膨润土时采用有机阳离子的投加量为1.ocEC。将109钙基膨润土投加至200mL含1倍阳离子交换容量的十六烷基三甲基嗅化按溶液中
各作用力的相对贡献大小为:空穴和弥散作用>卜/n一电子对作用>氢键酸。LSER模型可以评价吸附质的物化性质对其在多介质环境中迁移行为的影响[，0，]。Breivik等[，o，]用如图3一6中(A，B，e，o)的形式演示了有机物的各物化性质参数项(这里指LSER方程中所涉及的5个变量)对其在空气/水、空气/辛醇/水、空气/土壤有机质/水、空气/植物角质/水等界面分配行为的影响。因此，根据本研究建立的cTMA一膨润土水相有机物吸附模型，并结合Tian等166健立的CTMA一膨润土对气相有机物(VOCs)的LSER模型，可得出有机物的性质对其在空气 /CTMA一Be而水界面间迁移行为的影响，如图3一6(E)所示。在CTMA-半办.....曰黝瞬翻娜绷口口.偏翩口哪偏翩图3一6有机物性质对其在环境相关相之间分配平衡的影响1202]Figure3一 6SoluteProPertiesinflueneingenvironmentallyrelevantPhasePartitioning equilibrium1202]膨润土的水相吸附中
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂改性的螯合剂有机膨润土对水中有机污染物和重金属的协同吸附研究[J]. 孙洪良,朱利中. 高等学校化学学报. 2007(08)
[2]膨润土纳米复合材料的制备、表征及吸附性能研究[J]. 孙洪良,朱利中. 无机化学学报. 2007(07)
[3]阳-非离子有机膨润土对水中硝基苯的吸附作用[J]. 葛渊数,朱利中. 中国环境科学. 2004(02)
[4]Arrangement models of alkylammonium cations in the interlayer of HDTMA+ pillared montmorillonites[J]. ZHU Jianxi, HE Hongping, GUO Jiugao, YANG Dan & XIE Xiande Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China Correspondence should be addressed to He Hongping. Chinese Science Bulletin. 2003(04)
[5]有机膨润土对重金属离子的吸附性能研究[J]. 苏玉红,王强. 新疆有色金属. 2002(03)
[6]Chemical behavior of organic compounds in the interface of water/dual-cation organobentonite[J]. CHEN Bao liang, ZHU Li zhong * (Department of Environmental Science, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China. ). Journal of Environmental Sciences. 2002(01)
[7]苯蒸气在有机膨润土上的吸附性能及机理研究[J]. 苏玉红,朱利中. 中国环境科学. 2001(03)
[8]六氨合钴离子交换法测定粘土中阳离子交换容量[J]. 胡秀荣,吕光烈,杨芸. 分析化学. 2000(11)
[9]对硝基苯酚在阴-阳离子有机膨润土/水间的界面行为研究[J]. 朱利中,陈宝梁,葛渊数,过春燕. 环境化学. 2000(05)
[10]阴-阳离子有机膨润土吸附水中苯胺、苯酚的性能[J]. 朱利中,王晴,陈宝梁. 环境科学. 2000(04)
博士论文
[1]表面活性剂在土壤有机污染修复中的作用及机理[D]. 陈宝梁.浙江大学 2004
硕士论文
[1]有机膨润土对水中有机物的吸附作用及处理工艺[D]. 葛渊数.浙江大学 2004
本文编号：3501301
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
TMA一膨润土干态和湿态时层间微环境
用的分析纯十六烷基三甲基澳化按(CTMAB)购于上海化学试剂三厂，十六烷基三甲基钱离子(CTMA十)结构如图3一1所示。实验所用的水为去离子水。}eT、+/N泛才\/\/八\/冲才、/侧视图 0.43nm2.Inm2.53nrn下eell土。m.67n图俯视图3一 1CTMA十化学结构Figure3一 1ChemiealstruetoreofCTMA+ 1.2CTMA一月彭润土制备及基本结构表征首先考察十六烷基三甲基澳化钱(CTMAB)在钙基膨润土上的吸附规律。称取0.19钙基膨润土至25mL的离心管中，依次加入20mL含有0碎.0倍阳离子交换容量(o礴.OCEC)的十六烷基三甲基澳化馁水溶液。25℃振荡12h;35oorpm离心ZOmin;移取smL上清液定容之 25mL，用TOC一 VCPH液体有机碳分析仪测定其有机碳含量。将测得的有机碳含量换算成十六烷基三甲基嗅化按溶液的浓度，即为吸附后十六烷基三甲基澳化按的平衡浓度。再由初始浓度和平衡浓度之差求得吸附量。十六烷基三甲基澳化按的投加浓度一吸附量的关系图如图3一2所示，其中投加浓度和吸附量均换算成相应膨润土CEC的倍数。根据十六烷基三甲基嗅化按的投加浓度一吸附量的关系(见图3一2)，投加量在 1.0CEC以下时，十六烷基三甲基钱离子的吸附量接近100%，因而在合成有机膨润土时采用有机阳离子的投加量为1.ocEC。将109钙基膨润土投加至200mL含1倍阳离子交换容量的十六烷基三甲基嗅化按溶液中
各作用力的相对贡献大小为:空穴和弥散作用>卜/n一电子对作用>氢键酸。LSER模型可以评价吸附质的物化性质对其在多介质环境中迁移行为的影响[，0，]。Breivik等[，o，]用如图3一6中(A，B，e，o)的形式演示了有机物的各物化性质参数项(这里指LSER方程中所涉及的5个变量)对其在空气/水、空气/辛醇/水、空气/土壤有机质/水、空气/植物角质/水等界面分配行为的影响。因此，根据本研究建立的cTMA一膨润土水相有机物吸附模型，并结合Tian等166健立的CTMA一膨润土对气相有机物(VOCs)的LSER模型，可得出有机物的性质对其在空气 /CTMA一Be而水界面间迁移行为的影响，如图3一6(E)所示。在CTMA-半办.....曰黝瞬翻娜绷口口.偏翩口哪偏翩图3一6有机物性质对其在环境相关相之间分配平衡的影响1202]Figure3一 6SoluteProPertiesinflueneingenvironmentallyrelevantPhasePartitioning equilibrium1202]膨润土的水相吸附中
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂改性的螯合剂有机膨润土对水中有机污染物和重金属的协同吸附研究[J]. 孙洪良,朱利中. 高等学校化学学报. 2007(08)
[2]膨润土纳米复合材料的制备、表征及吸附性能研究[J]. 孙洪良,朱利中. 无机化学学报. 2007(07)
[3]阳-非离子有机膨润土对水中硝基苯的吸附作用[J]. 葛渊数,朱利中. 中国环境科学. 2004(02)
[4]Arrangement models of alkylammonium cations in the interlayer of HDTMA+ pillared montmorillonites[J]. ZHU Jianxi, HE Hongping, GUO Jiugao, YANG Dan & XIE Xiande Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China Correspondence should be addressed to He Hongping. Chinese Science Bulletin. 2003(04)
[5]有机膨润土对重金属离子的吸附性能研究[J]. 苏玉红,王强. 新疆有色金属. 2002(03)
[6]Chemical behavior of organic compounds in the interface of water/dual-cation organobentonite[J]. CHEN Bao liang, ZHU Li zhong * (Department of Environmental Science, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China. ). Journal of Environmental Sciences. 2002(01)
[7]苯蒸气在有机膨润土上的吸附性能及机理研究[J]. 苏玉红,朱利中. 中国环境科学. 2001(03)
[8]六氨合钴离子交换法测定粘土中阳离子交换容量[J]. 胡秀荣,吕光烈,杨芸. 分析化学. 2000(11)
[9]对硝基苯酚在阴-阳离子有机膨润土/水间的界面行为研究[J]. 朱利中,陈宝梁,葛渊数,过春燕. 环境化学. 2000(05)
[10]阴-阳离子有机膨润土吸附水中苯胺、苯酚的性能[J]. 朱利中,王晴,陈宝梁. 环境科学. 2000(04)
博士论文
[1]表面活性剂在土壤有机污染修复中的作用及机理[D]. 陈宝梁.浙江大学 2004
硕士论文
[1]有机膨润土对水中有机物的吸附作用及处理工艺[D]. 葛渊数.浙江大学 2004
本文编号：3501301
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