改性凹凸棒土的合成、表征开题报告

 2022-01-23 20:36:14

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

凹凸棒土有着独特的微观形貌和晶体结构特征,是一种性能优良的非金属矿种,具有可观的比表面积和良好的胶体性能,用途十分广泛,称之为千土之王[1]。目前,凹凸棒土的研究应用范围很广,可用于重金属污水处理、重金属污染土壤的修复[2]、油井的循环钻井泥浆[3]、高分子材料的填充材料[4]、太阳能的储存[5]、涂料添加剂[6]等。凹凸棒土原矿石中含有大量的杂质,如蒙脱石、伊利石和碳酸盐等,影响它的使用性能,需要经过提纯和改性处理才能提高凹凸棒土的使用效果。对凹凸棒土进行改性的目的在于改善粒子在聚合物中的分散性质,或者改进粒子对聚合物的结合性能。但简单的提纯和改性方法已不能满足人们的生活生产需要,需要进一步研究。

国外对硅酸盐粘土材料的研究较多,有机改性一直是其研究的热点。在1967年国外的研究集中在层状硅酸盐类粘土材料(蒙脱石)的有机改性、特性、结构及应用。对纤维状硅酸盐粘土(海泡石、凹凸棒石)的研究较晚,1987年有进行有机改性的相关专利[7]。由于凹凸棒石与海泡石结构相似,都隶属于海泡石族,为纤维状硅酸盐粘土,所以两者的改性方法的研究可互相指导。对海泡石有机改性的大量研究也是采用带长碳链的阳离子表面活性剂,或通过质子化加h 生成季铵盐阳离子处理,包括十二烷基二甲基溴化铵、壬基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、十二烷基胺[8]等;另有少量研究采用磺化琥珀酸2-乙基乙醇酯钠盐、吡啶、月桂酸[9]等改性剂对海泡石进行有机改性。与海泡石的研究类似,对凹凸棒土可以采用硅烷偶联剂、季铵盐阳离子表面活性剂、胺类、长碳链脂肪酸等进行有机改性。

经过改性后的凹凸棒土性能明显改善,针对不同的应用方面采用不同的改性方法和改性剂可获得不同的应用效果,如酸改性的凹凸棒土可大大增强无机阳离子的吸附能力,可用于处理重金属污染的废水和土壤;有机改性的凹凸棒土对有机物的吸附力增强,可用来处理有机污染废水。国内对凹凸棒土的深加工尚处在起步阶段,高档凹凸棒土产品依赖进口,因此研究和开发凹凸棒土的改性方法和技术具有十分重要的意义。凹凸棒土的深加工、生产高附加值的凹凸棒土产品将是我国凹土的发展方向。本论文通过硅烷偶联剂改性[10]~[12]凹凸棒,再与环糊精[13]结合制备改性凹凸棒土,研究改性后凹凸棒的吸附解析相关性能。

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2. 研究的基本内容和问题

1、研究目标

本研究以提高凹凸棒土的吸附性能为目的,通过对凹凸棒土进行硅烷偶联剂改性及制备凹土复合材料,研究不同改性条件下凹凸棒土的吸附性。

2、研究内容

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3. 研究的方法与方案

实验方法:硅烷偶联剂改性,主要包括3步:(1)提纯凹土(2)酸处理(3)偶联剂改性;原位聚合法制备环糊精/凹凸棒土复合材料。

技术路线:根据查阅的文献资料,先将凹土原土进行提纯,其中一部分酸处理,用kh-550或kh-570进行改性;另一部分通过原位聚合法制备环糊精/凹凸棒土复合材料。

可行性分析:本课题做了大量的前期准备工作,实验方案成熟可行,实验方法、仪器和试剂完全具备,预期可以得到相关的实验结果,因而是完全可行的。

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4. 研究创新点

凹凸棒土的改性方法采用的硅烷偶联剂改性和原位聚合法制备聚苯胺/凹凸棒土复合材料,在凹土改性方法中一直是研究热点。

5. 研究计划与进展

2017.03 完成改性实验,调节变量进行试验

2017.04 继续进行调节变量的实验

2017.05 撰写修改论文

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