阳离子表面活性剂在膨润土上的有序化作用及吸附热力学

摘要

绘制了不同温度下溴化十四烷基吡啶(MPB)在膨润土上的等温吸附曲线, 探讨了MPB的吸附热力学及作用机理;并用XRD, FTIR和UV固体漫反射表征了MPB在固相上的有序化作用. 研究结果表明, MPB的吸附热力学、作用机制及有序化过程取决于其在膨润土上的负载量. 不同负载量下标准吉布斯自由能ΔG0-m<0, 表明为自发吸附过程, 但存在3个不同阶段. 在低负载量(<0.8CEC)时为吸热吸附[焓变ΔH0-m=7.92 kJ/mol, 熵变ΔS0-m≈110 J/(K·mol)], 以阳离子交换作用吸附为主;在高负载量阶段为放热吸附[ΔH0-m=-34.41 kJ/mol, ΔS0-m≈-50 J/(K·mol)], 以脂肪链间的疏水性相互作用为主;最大吸附量随温度的升高(278 K→328 K), 从2.8CEC降低为1.5CEC, 相应的ΔH0-m=-9.74 kJ/mol. 在负载量由低到高的吸附过程中, 吸附态MPB的状态从无序"液态"逐渐演变为有序"固相", 吸附过程从熵驱动(ΔS0-m>0)过渡为焓驱动(ΔH0-m<0).