表面活化沸石外比表面積的試驗

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，並使用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。透過輕拍式原子力顯微鏡映象分析（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，測試結果列於表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。

在用HDTMA-Cl對沸石進行改性的過程中，當HDTMA-Cl濃度小於臨界膠束濃度（CMC，25e時為9@10-4M）時，水相中的HDTMA陽離子透過靜電引力、範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的濃度大於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。

圖2顯示了未活化的天然沸石的晶體表面特徵。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，並且在晶面和晶階上粘有許多小的晶體顆粒。

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麼影響。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透過靜電引力、範德華力、表面離子交換進行，這樣，顆粒越細，載入的HDTMA也就越多。活化沸石顆粒的比表面積與其載入的HDTMA量有關。