طريقة التعديل العضوي لمعادن الطين

بالمقارنة مع الممتزات الأخرى ، غالبًا ما تستخدم معادن الصلصال كممتزات طبيعية بسبب تكلفتها المنخفضة ، ومساحة السطح المحددة الكبيرة ، والقدرة العالية على التبادل الكاتيوني.

في السنوات الأخيرة ، استخدم الناس معادن الطين الطبيعية مثل الكاولينيت والمونتموريلونيت والإيلايت والبنتونيت لإزالة الملوثات العضوية وملوثات الأنيون في الماء. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات أن معادن الطين الطبيعية لها قدرة امتصاص معينة للملوثات الأنيونية ، لكن قدرتها على امتصاص الملوثات العضوية ضعيفة. هذا بسبب وجود العديد من الكاتيونات غير العضوية المحبة للماء على سطح المعادن الطينية ، مما يجعل سطح المعادن الطينية محبة للماء في حالة رطبة ، ويصعب امتصاص الملوثات العضوية الكارهة للماء مباشرة.

من خلال تعديل معادن الصلصال الطبيعية مع المواد الخافضة للتوتر السطحي والبوليمرات وعوامل اقتران السيلان ، يمكن تحويل سطح المعادن الطينية من مادة محبة للماء إلى كارهة للماء ، ويمكن الحصول على مادة ماصة من الصلصال العضوي بتكلفة منخفضة وأداء امتصاص قوي. يمكن أن يحسن بشكل فعال امتصاص المعادن الطينية للملوثات العضوية الكارهة للماء.

1. السطحي

تتكون جزيئات الفاعل بالسطح من مجموعتين لهما خصائص مختلفة تمامًا ، وهما المجموعة المحبة للماء والمجموعة الكارهة للماء. وفقًا لتفكك المجموعات المحبة للماء في محلول مائي ، يمكن تقسيم المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية ، وخافضة للتوتر السطحي أنيونية ، وخافضة للتوتر السطحي غير أيونية. وبسبب ملاءمته للبيئة وانخفاض سميته ، فإنه غالبًا ما يستخدم كمعدل للطين.

(1) الفاعل بالسطح الموجبة

عادة ما تكون آلية استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني لتعديل معادن الطين هي تفاعل التبادل الأيوني ، أي أن الكاتيونات العضوية في المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية تحل محل الكاتيونات غير العضوية (مثل Na + ، Ca2 + ، إلخ) بين طبقات الطين المعدنية.

(2) أنيوني السطحي

المجموعات المحبة للماء من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية هي مجموعات سالبة الشحنة ، وهناك أيضًا مجموعات سالبة الشحنة على سطح معادن الطين ، بحيث لا يمكن امتصاص المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية على سطح المعادن الطينية عن طريق الجذب الكهروستاتيكي. في الوقت الحاضر ، فإن آليات تعديل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية على المعادن الطينية هي بشكل أساسي ترابط كاره للماء وتكوين رابطة هيدروجينية.

(3) المواد الخافضة للتوتر السطحي المركب الكاتيوني والأنيوني

(4) الجوزاء السطحي

تتكون المواد الخافضة للتوتر السطحي من الجوزاء (خافضات التوتر السطحي) من سلسلتين من الكربون الألكيل الكاردين للماء ومجموعات محبة للماء ، ومجموعات ربط ومجموعات أيونية مضادة. بالمقارنة مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني الأمونيوم الألكيل الرباعي ، فإن المعادن الطينية المعدلة بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي للجيميني عادة ما يكون لها قدرة امتصاص أعلى وإطلاق معدل أقل ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع في مجال إزالة مياه الصرف الصحي.

(5) خافضات التوتر السطحي غير الأيونية

لا تنفصل المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية في الماء ، وعادة ما تكون مجموعاتها المحبة للماء عبارة عن مجموعات إستر ومجموعات كربوكسيل ومجموعات هيدروكسيل ، والتي يمكن أن تتفاعل مع مجموعات الهيدروكسيل على سطح المعادن الطينية لتكوين روابط هيدروجينية وتمتص على سطح المعادن الطينية.

بالإضافة إلى ذلك ، تم الإبلاغ عن أن معادن الصلصال العضوي المعدلة بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية لها تباعد أكبر بين الطبقات واستقرار كيميائي أعلى من معادن الصلصال العضوي المعدلة بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني ، ولها احتمالات تطبيق أفضل.

2. البوليمر

يمكن للبوليمرات تعديل معادن الطين من خلال الامتصاص الفيزيائي والتبادل الأيوني والتطعيم الكيميائي ، وتحسين أداء امتصاص المعادن الطينية.

تشير طريقة تعديل الامتزاز الفيزيائي إلى أن البوليمر يتم امتصاصه على سطح المعدن الطيني بسبب مجموعاته المشحونة أو الوظيفية التي تشكل روابط هيدروجينية مع مجموعات الهيدروكسيل على سطح المعدن الطيني ، وتغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للطين. السطح. ميزة الامتزاز الفيزيائي هو أنه لا يغير بنية المعادن الطينية. العيب هو أن القوة بين البوليمر والسطح المعدني للطين ضعيفة نسبيًا ، ومن السهل أن تتأثر بعوامل مثل درجة الحرارة وقيمة الأس الهيدروجيني.

التطعيم الكيميائي للبوليمرات على سطح معادن الطين ينتمي إلى الامتزاز الكيميائي ، وتكثيف البوليمرات والمجموعات التفاعلية من معادن الطين يجعل البوليمرات مرتبطة بسطح معادن الطين. تعد معادن الطين المعدلة بواسطة الامتزاز الكيميائي أكثر ثباتًا من تلك المعدلة عن طريق الامتزاز الفيزيائي.

3. عامل اقتران Silane

تتكون عوامل اقتران السيلان ، المعروفة أيضًا باسم السيلانات العضوية ، من مجموعات غير قابلة للتحلل بالماء ، ومجموعات ألكلين قصيرة السلسلة ، ومجموعات قابلة للتحلل بالماء. تقوم عوامل اقتران السيلان بتعديل معادن الطين ، عادةً عن طريق التحلل المائي لمجموعات السيلان القابلة للتحلل المائي إلى مجموعات هيدروكسيل ثم التكثيف مع مجموعات الهيدروكسيل على سطح معادن الطين لتكوين روابط تساهمية Si-O-Si أو Si-O-Al مستقرة ويتم امتصاصها على الطين. سطح معدني.