有機膨潤土的構(gòu)-效關(guān)系及吸附機制.pdf

1、有機膨潤土吸附性能良好、結(jié)構(gòu)一功能可調(diào)，在有機廢水吸附處理等污染控制領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文在評述有機膨潤土結(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)一步提高有機膨潤土的吸附性能、開發(fā)新型高效有機膨潤土吸附劑、降低處理成本等關(guān)鍵科學(xué)問題，系統(tǒng)研究了長碳鏈有機陽離子負(fù)載量、膨潤土電荷性質(zhì)對有機膨潤土結(jié)構(gòu)及吸附性能的影響，重點探討了CTMA<'+>堆垛密度對有機膨潤土吸附性能及吸附熱力學(xué)特征的影響，試圖搞清有機膨潤土結(jié)構(gòu)與吸附性能之

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

3、 (2)明確了有機膨潤土的吸附性能主要由層間有機陽離子的堆垛密度決定。隨著有機陽離子堆垛密度增加，有機膨潤土吸附性能呈先增加后降低趨勢，如CTMA<'+>負(fù)載量從0.2CEC逐漸增加到2.0CEC時，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。有機陽離子堆垛密度改變時烷基鏈會形成不同的有機相，從而導(dǎo)致有機物K<,oc>值改變。 (3)發(fā)現(xiàn)有機膨潤土吸附有機物以熵驅(qū)動為

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