利用陽離子表面活化劑(HDTMA-Cl)對天然沸石進行了表面活化改性,并使用BET法測定了表面活化沸石顆粒(SMZ)和天然沸石顆粒的外比表面積,試驗結果表明,粒徑為4~100目時,天然沸石的比表面積為13.44~14.32m2/g,活化沸石的比表面積為4.18~6.79m2/g,與天然沸石相比較,其值要小1~2倍。通過輕拍式原子力顯微鏡鏡像分析(TMAFM),探討了SMZ外比表面積發生變化的原因。

在25e的室溫下,對天然沸石和活化沸石的比表面積進行了測試,測試結果列于表1。由表1可見,粒徑為4~100目時,天然沸石的比表面積為13.44~14.32m2/g,活化沸石的比表面積為4.18~6.79m2/g,與天然沸石相比較,其值要小1~2倍。此外,沸石顆粒的大小對天然沸石的比表面積沒有明顯影響,活化沸石的比表面積隨顆粒粒徑的增加,略顯上升趨勢。

表面活化沸石外比表面積的試驗-國投盛世

在用HDTMA-Cl對沸石進行改性的過程中,當HDTMA-Cl濃度小于臨界膠束濃度(CMC,25e時為9@10-4M)時,水相中的HDTMA陽離子通過靜電引力、范德華力被沸石表面的負電荷吸附捕獲,或與沸石表面可交換的陽離子發生交換,在沸石表面形成陽離子表面活性劑膜,這些被吸附的有機陽離子呈單分子層吸著形式,如圖1a。當溶液中HDTMA的濃度大于CMC時,吸附的HDTMA單分子層的憎水基,烴鏈與水相中的HDTMA憎水基相互締合成團,形成了雙分子層的帶正電荷的膠束。

表面活化沸石外比表面積的試驗-國投盛世

圖2顯示了未活化的天然沸石的晶體表面特征。沸石晶體晶面平整,晶階發育。晶階使得沸石晶體表面凹凸不平,并且在晶面和晶階上粘有許多小的晶體顆粒。

表面活化沸石外比表面積的試驗-國投盛世

一般來說,樣品顆粒越細,比表面積越大。沸石巖顆粒大小對天然沸石的比表面積沒有影響,而對活化沸石的比表面積有一定的影響。根據研究學者推測,天然沸石巖具有均一的內部孔隙結構,N2分子可以進入礦物顆粒之間的孔隙。所以,沸石巖顆粒大小對BET氮氣吸附法測試的比表面積沒有什么影響。而在液相中,帶有長長烴鏈的HDTMA分子與沸石巖的吸附作用主要是在沸石巖顆粒表面通過靜電引力、范德華力、表面離子交換進行,這樣,顆粒越細,加載的HDTMA也就越多?;罨惺w粒的比表面積與其加載的HDTMA量有關。