1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 材料與儀器
所用原土為鈉基膨潤土，陽離子交換容量為0.6mol/kg土。苯、CTMAB為分析純。主要儀器有福立
1.2 測定方法
苯濃度用OV-1701毛細(xì)管柱，氫火焰離子檢測器氣相色譜法測定，檢測限為0.5μg/m3。
1.3 有機(jī)膨潤土的制備
在膨潤土原土中分別加入一定濃度的陽離子表面活性劑溶液，恒溫振蕩2h，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、真空抽濾后，在空氣中（相對濕度為60%）干燥、研磨、過篩，即制得有機(jī)膨潤土。有機(jī)膨潤土的表示方法見文獻(xiàn)。
1.4 基本實(shí)驗(yàn)方法
一定溫度下（273～317K），在50mL具塞碘量瓶中加入
2 結(jié)果與討論
2.1 X－射線衍射儀分析和有機(jī)碳含量分析 在
2.2 吸附平衡時(shí)間
按上述的實(shí)驗(yàn)方法，每隔1h測定1次有機(jī)膨潤土中苯的含量，以確定吸附反應(yīng)的平衡時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在273～317K溫度范圍內(nèi)，有機(jī)膨潤土吸附苯蒸氣的反應(yīng)在12h內(nèi)均可達(dá)到平衡，且起始濃度越低，平衡時(shí)間越短。例如，在303K時(shí)，用40CTMAB-膨潤土吸附苯蒸氣，當(dāng)苯蒸氣的起始濃度為C0＝181.2mg/L時(shí)，吸附反應(yīng)后基本達(dá)到平衡，而C0＝392.4mg/:時(shí)，平衡時(shí)間需5h（圖2）。
2.3 等溫吸附曲線
測定不同平衡濃度時(shí)苯蒸氣在有機(jī)膨潤土中的吸附量。以吸附量Q(mg/g)對平衡時(shí)苯蒸氣濃度Ce（mg/L）作圖，繪制等溫吸附曲線，其回歸方程符合Freundlich等溫式，回歸數(shù)據(jù)及吸附系數(shù)值（Kd）見表2。
吸附系數(shù)Kd是一個(gè)反映原土及有機(jī)膨潤土吸附能力大小的量。由表2可知，有機(jī)膨潤土對笨蒸氣的Kd大于原土，表明表面活性劑改性后，有機(jī)膨潤土吸附能力增強(qiáng)；273時(shí)，Kd值隨著表面活性劑加入量的增大而增大，即原土＜20CTMAB－<40CTMAB膨潤土－＜60CTMAB膨潤土－＜80CTMAB膨潤土－＜100CTMAB膨潤土－膨潤土；Kd與溫度呈負(fù)相關(guān)。
氣態(tài)VOCs在低濕度黏土體系中的吸附機(jī)理主要包括礦物質(zhì)的表面吸附和有機(jī)質(zhì)的分配作用。在實(shí)驗(yàn)平衡濃度范圍內(nèi)（40～300mg/L），苯蒸氣在原土上的等溫吸附線為非線性，在有機(jī)膨潤土上的等溫吸附線為線性，均符合Freundlich吸附等溫式，原土中有機(jī)碳含量很低，主要吸附機(jī)理為礦物質(zhì)的表面吸附。在低濃度范圍內(nèi)（P/P0<0.5），Freundlich吸附等溫式常表現(xiàn)出線性。因此有機(jī)膨潤土對苯蒸氣的吸附等溫線在低濃度范圍內(nèi)呈線性，并不能直接作為判斷其主要吸附機(jī)理的根據(jù)。研究表明，有機(jī)膨潤土的Kd值與其有機(jī)碳含量呈正相關(guān)。例如在273,298,313K時(shí)，其回歸方程分別為：
Kd=
Kd=
Kd=
相關(guān)系數(shù)r分別為0.99,0.79和0.97。以上兩種因素（線性吸附等溫線，Kd與f∝呈正相關(guān)），可以認(rèn)為在有機(jī)膨潤土對苯蒸氣的吸附機(jī)理，有機(jī)碳的分配作用占主導(dǎo)地位。
2.4 吸附熱
由表2可見，隨著反應(yīng)溫度的升高，吸附量及Kd值不斷減小，表明吸附反應(yīng)為放熱過程。根據(jù)范特霍夫方程：
式中：K為吸附反應(yīng)的平衡常數(shù)，其值為Q/Ce，在有機(jī)膨潤土吸附苯蒸氣的反應(yīng)中，K=Kd。
用InKd對1/T作圖。根據(jù)斜率可求得吸附熱，即吸附反應(yīng)的焓變△H（表3），所得結(jié)果與文獻(xiàn)基本一致。
氣體分子碰撞到固體表面上發(fā)生吸附，有機(jī)吸附質(zhì)與固體吸附劑間的作用力包括范德華力、氫鍵力、配位基交換、偶極－偶極間作用力和化學(xué)鍵力等。在吸附反應(yīng)中，各種作用力產(chǎn)生的熱效應(yīng)不同，吸附熱的大小有助于判斷吸附機(jī)理。苯蒸氣在原土和有機(jī)膨潤土上的吸附反應(yīng)屬放熱反應(yīng)，其吸附熱值在-30.6～-20.8KJ/mol范圍，說明無配位基交換、化學(xué)鍵（>42KJ/mol）等強(qiáng)的作用力，其主要吸附機(jī)理為表面物理吸附和有機(jī)質(zhì)的分配作用。
3 結(jié)論
3.1 膨潤土被陽離子表面活性劑CTMAB改性后，表面性質(zhì)發(fā)生較大的變化，孔密度減小，孔徑增大，分散性增強(qiáng)。其有機(jī)碳含量和層間距均隨表面活性劑加入量的增大而增大。
3.2 空氣中自然干燥的有機(jī)膨潤土對苯蒸氣的吸附能力遠(yuǎn)大于原土；吸附系數(shù)大小與溫度呈負(fù)相關(guān)；273～317K范圍內(nèi)，原土和有機(jī)膨潤土的吸附等溫線符合Freundlich方程。原土對苯蒸氣的吸附作用由表面吸附作用所致，有機(jī)膨潤土對苯蒸氣的吸附作用主要由分配作用所致，吸附系數(shù)Kd和有機(jī)碳含量f∝呈正相關(guān)。
3.3苯蒸氣在原土和有機(jī)膨潤土上的吸附均為放熱反應(yīng)。在原土上的吸附熱為-30.6KJ/mol；在有機(jī)膨潤土上的吸附熱為-29.7～-20.8KJ/mol。
