Đặc tính nước về bề mặt siloxane trong khoáng sét smectite được tiết lộ qua hiện tượng hấp phụ hydrocarbon thơm từ nước

Nature of the siloxane surface in smectites was investigated bằng cách đo lường sự hấp phụ của hydrocarbon thơm từ nước bởi các khoáng sét hữu cơ. Các khoáng sét hữu cơ được chuẩn bị bằng cách thay thế các cation trao đổi vô cơ, ưa nước trong một loạt smectites bằng cation hữu cơ nhỏ, kỵ nước, trimethylphenylammonium (TMPA). Những khoáng sét smectites có mật độ điện tích khác nhau đã được sử dụng, dẫn đến nồng độ TMPA khác nhau trong khoáng sét hữu cơ. Đồ thị isotherm hấp phụ của benzen, các alkylbenzen và naphthalene từ nước bởi TMPA-smectites chỉ ra rằng sự hấp phụ có mối quan hệ nghịch đảo với nồng độ TMPA. Dạng Langmuir của đồ thị isotherm gợi ý rằng các hợp chất thơm hấp phụ lên bề mặt khoáng sét. Các vị trí có khả năng hấp phụ trong TMPA-smectites bị giới hạn ở các cation TMPA và bề mặt oxy siloxane. Bởi vì sự hấp phụ tăng lên khi điện tích lớp và nồng độ TMPA giảm, các hợp chất hữu cơ phải hấp phụ lên các bề mặt siloxane.

Tính toán dựa trên một lớp đơn phân tử hợp chất hấp phụ, được ước tính bằng cách phù hợp dữ liệu hấp phụ vào phương trình Langmuir, và diện tích bề mặt riêng của N₂ của mỗi TMPA-clay, cho thấy rằng diện tích bề mặt chiếm hữu bởi mỗi phân tử hấp phụ tăng lên khi diện tích phẳng của phân tử lớn hơn. Điều này mạnh mẽ chỉ ra rằng các bề mặt phẳng của các hợp chất hấp phụ trực tiếp lên bề mặt khoáng sét. Hiển nhiên, các cation TMPA đóng vai trò duy trì các lớp giữa của smectite mở. Sự tương tác giữa các nhóm phenyl của cation TMPA trên các bề mặt khoáng sét xen kẽ đối diện có thể làm tăng kích thước của các vùng hấp phụ. Những kết quả này cho thấy rằng các bề mặt siloxane của smectites có thể hấp phụ hiệu quả các hydrocarbon thơm từ nước nếu các cation trao đổi vô cơ, ưa nước được thay thế bằng các cation hữu cơ nhỏ, kỵ nước. Sự hấp phụ mạnh mẽ của các phân tử hữu cơ kỵ nước từ nước cho thấy tầm quan trọng của tính kỵ nước của các bề mặt siloxane trong smectites.