關于凹凸棒石的功能化改性介紹

凹凸棒石的功能化改性

凹凸棒石功能化改性方法

凹凸棒石的許多納米隧道平行于棒軸，可以通過熱處理對凹凸棒石進行改性，通過不同溫度的煅燒，可以選擇性地去除結晶內隧道中不同類型的水分，從而改變孔洞結構和表面性質。

不同溫度下凹凸棒石成分和結構變化

研究表明，熱改性能夠增大凹凸棒石的比表面積，增加活性中心和吸附點位，但溫度過高，會導致內部燒結等現象發生，反而不利于吸附。因此，熱改性處理存在溫度臨界點，該方法是凹凸棒石作為吸附劑、脫色劑、催化劑必要的處理手段。

凹凸棒石酸化的作用主要表現在兩個方面：一方面是礦物聚集的解聚；另一方面是對陽離子的置換，起到疏通孔道和增加礦物比表面積的作用。

通過酸處理可以使凹凸棒土在水溶液中的結構電荷和表面電荷發生相應改變，從而改變凹凸棒土膠體的帶電性和吸附活性，進而對凹凸棒土的物理化學性質產生影響，尤其是對凹凸棒土的陽離子交換容量和比表面積。

凹凸棒土表面改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性質或者改進粒子對聚合物的結合性能。有機改性可以改變凹凸棒石表面功能基團、新疏水性和孔道結構，常見的有表面活性劑包覆改性、接枝改性和碳復合改性。

表面活性劑改性還可以改變黏土吸附劑的親水性，從而實現對水中有機污染物更好的去除；接枝改性可以在凹凸棒石表面引入不同類型、不同電荷的功能基團，實現對陰離子型和陽離子型染料的有效吸附；除了接枝或負載有機小分子進行有機改性外，凹凸棒石表面用碳進行改性，也是提高其吸附性能的有效方式。

對于堿處理有兩種看法：一是認為堿處理可以使粘土的孔道發生變化，也可以使粘土的比表面積增大，但是對礦物的組分和結構的影響沒有酸處理明顯。二是認為堿處理可以改變礦物的晶相結構，從而發生物種轉變。

相對于酸處理而言，對堿處理凹凸棒土的條件選擇、影響因素及反應機理等的探討都不夠充分，有待進一步的實驗研究。

物理改性方法如研磨、球磨、超聲、高速攪拌和輻照處理等，主要通過機械力作用使凹凸棒石棒晶束解離，提高棒晶的分散性和比表面積，同時使更多的表面活性基團釋放出來；或者使棒晶折斷，在表面形成新的硅羥基；或者通過高能射線改變棒晶聚集態或活化惰性的Si—O—Si基團等，這些作用有助于提高凹凸棒石的吸附性能。

相比之下，化學改性方法較物理方法改性效率更高，但物理方法更環境友好，所以近年來物理－化學相結合的方法成為研究熱點。不管采用何種方法改性，其原理都是如何增加凹凸棒石比表面積、改善表面電荷或親疏水性、增加表面活性基團或提高離子交換能力。