海泡石活化改性的研究现状及应用前景.pdfVIP

海泡石活化改性的研究现状及应用前景 梁凯”，唐丽永3。王大伟1 (1．中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙410083；2．韶关学院环境工程系，广东韶关512005 3．江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江212013) 摘要：综述了海泡石活化改性的主要方法、应用现状以及存在的一些问题．评价了改性毒泡石在环境污染治理、扰菌 材料、医学等领域的应用前景。 关键词：侮泡石；活化；改性 O引言 海泡石是一种层链结构纤维状含水的镁硅酸盐牯土矿物，在其结构单元中，硅氧四面体和镁氧八面体 相互交替，具有层状和链状的过渡型结构特征。海泡石的纤维状晶体结构中有许多与纤维延长方向一致的 管状贯穿通道。这种特殊的结构使得海泡石比表面积大。孔隙率高，具有良好的吸流变性和催化性【1】。但天然 海泡石表面酸性弱、通道小、比表面积小、热稳定性不好，限制了其应用，因此对其进行活化改性研究具有现 实意义。 1 海泡石活化改性的研究现状 目前对海泡石进行活化改性的方法有酸活化法、离子交换法、水热处理法和焙烧法。有机金属配合物改 性、矿物改性等。 1．1酸活化 海泡石的化学组成因产地的不同而略有差异，但其结构单元均由硅氧四面体与镁氧八面体交替而成．其 中的M矿是弱碱，遏弱酸会生成沉淀而沉积于海泡石的微孔结构中，因此，目前处理酸均为强酸(Hcl、H蠢04、 HN03等)。通常海泡石的吸附能力与活化改性所用的酸浓度有极大的关系，这是因为酸浓度不够大时难以溶 出海泡石中的镁离子．层问和孔道里的碳酸盐杂质没有清除，海泡石的通道没有打通，不能增大孔径和微孔 隙率，因此吸附和交换能力弱。而当酸浓度过大时，海泡石的结构发生较大的变化，大孔隙率增加，且使其在 溶相中的吸附能力与交换能力下降瞄。张高科等人研究发现，海泡石原矿经酸活化处理后。比表面积由原来 的36．1 孔和中孔的比率决定其比表面积的大小，经过酸处理，部分微孔的扩展使海泡石比表面积增加。 1．2离子交换法 离子交换改性是用金属离子取代海泡石晶格中的镁离子，使海泡石产生中等强度的酸性或碱性。离子 交换改性克服了酸处理使海泡石结构发生改变的后果，但不能增加海泡石的比表面积。李松军等园研究表 明：高价金属离子的引入能诱发强的表面酸性，而低价金属离子的引入则能产生强碱中心；对于同族的高价 金属阳离子，离子半径越小，电荷密度越高，交换后海泡石的酸性亦越强；同价金属阳离子取代M尹时，海泡 石的结构及表面酸性无显著变化。瞿学良等人阿研究了海泡石的组成与离子交换能力的关系．结果表明：海 泡石含铝量是决定其离子交换能力的主要因素。纯净海泡石的含铝量较低甚至不舍铝，离子交换能力弱．不 宜单独用作离子交簌材料．A1“取代部分Si“进入晶格造成正电荷空位，由M矿噪补充，当用稀酸处理海泡石 时，作为电荷充填的镁离子被溶解，正电荷空位由H+取代，而H+又被金属离子取代，形成了海泡石的离子交 换能力。Com扩月将A!。交换的海泡石用于乙醇脱氢反应，肿交换的海泡石大大提高了催化活性，是天然海 泡石的2《)0籍。 一105— 13水热处理法 水热处理法活化在高压釜内进行，即将海泡石和水混合后加人反应釜内，在一定温度下搅拌数小时，产 物经分离、干燥后即得到超细化处理的海泡石产品。由于海泡石层间或纤维束粘舍力用水热法处理，得到既 超细化又易分离的海泡石，然后再进行其他的活化改性处理，从而增加其活性。由于水热处理采用较低的搅 拌速度，因而对纤维束的解离作用大于断裂作用，纤维束在水热作用下先解离成细长纤维．再逐渐斯开，浆液 中极细粒子较少，分离性能较好。但温度过高易使海泡石纤维分解为细小纤维，使其粘度增大，分离难度增 加，因而用水热法处理海泡石要选择适当的温度和搅拌时间。瞿学良等2研究发现：水热处理温度选择在 453473 K之间，采用较低的搅拌速度得到的海泡石纤维长度适中，大多在1．5—5斗m之问，而且分离性能较 好。水热处理后的超细海泡石酸活化速度明显加快，比表面积较大，采用气相沉积法或浸溃一还原法可得到 高度分散的、具有良好催化活性和选择性的载体型金属催化剂。 1．4培烧处理法 在海泡石的结构中存在有三种形式的水，即吸附水、结晶水和羟基水。吸附水赋存于结构空洞或通道内， 无固定配位位置，与周围离子之间靠