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膨润土中氢键吸附模式

时间:2014-05-21 10:06:33

作者:世邦机器

氢键吸附模式

膨润土吸附农药时是否发生质子化过程,取决于可交换阳离子的酸度与被吸附分子的解离常数(pKa)的相对大校当可交换阳离子的酸度接近或低于吸附分子的pKa 时,则发生质子化过程。当可交换阳离子的酸度比吸附分子的pKa高2时,则基本不发生质子化过程。当发生质子化时,可交换水合阳离子的质子就可与农药分子中具有电负性的原子或基团形成氢键,而发生所谓的氢键吸附。

Sawhney等(1997)研究了膨润土吸附非离子型除草剂阿特拉津(atrazine,2-氯-4-乙氨基-6-异丙氨基-1,3,5一三嗪)的情况。发现铝基膨润土吸附阿特拉津的量比钙基膨润土高很多,并且认为阿特拉津嗪环上高电负性N与可交换水合阳离子的质子之间的氢键作用是膨润土吸附阿特拉津的原因。在膨润土加工过程中,需要用到很多的膨润土设备。铝基膨润土和钙基膨润土的pH值通常要比阿特拉津的pKa=1. 68高,因此,阿特拉津主要以分子形式被吸附在铝基膨润土和钙基膨润土上。由于三价的A13+比二价的Ca2+具有更多的极化水,形成的氢键也较强,因此,铝基膨润土吸附阿特拉津的量比钙基膨润土高很多。

M.Bosetto等(1993)研究了除草剂草不绿与A13+、Cu2+、Ca2+、Mg2+、NH4+、Na+、Li+、Rb+、Cs+等阳离子饱和的膨润土的吸附反应。结果显示,草不绿分子通过C=O基团与黏土中的交换性阳离子的极化水形成氢键而被吸附在膨润土中。氢键昀配位强度与阳离子的极化能成正比。同时X射线衍射分析的结果表明,草不绿只能进入二价以上阳离子饱和的膨润土层间域。

邵颖等(1996)采用红外光谱技术研究了单离子(Na+、K+、Ca+2、A13+)膨润土与除草剂普杀特的反应。结果显示,在普杀特标准样品中出现的N-H峰(3249cm-l)消失,说明单离子膨润土与普杀特作用后的仲酰胺的氮原子已与膨润土发生键合反应,酰羰基及羧羰基伸缩振动峰( 1745cm-1、1687cm-l及1648cm-l)产生了变化;在作用后的膨润土红外光谱图上,l752-1774cm-1处出现一较宽的强峰,在1690-1720cm-1处有一弱峰,而且Ca2+一膨润土、A13+一膨润土与普杀特作用的这一峰没有Na+-膨润土、K+一膨润土的明显。这表明酰胺氮原子及羧基氧原子直接与膨润土中的金属离子键合,由于键合使氮原子的效应增加,使酰氨基的吸收峰向高波数方向移动。金属离子与氮原子的键合能力次序为Na+< K+ <Ca2+ <A13+,所以吸收峰渡数呈同样规律向左移动。另外,1590cn-l为吡啶峰,在Na+ 、K+ 、Ca2+ 、A13+等单离子膨润土与普杀特作用的红外光谱中依次略向高波数称动,这是膨润土内层酸度不同而引起的,酸度的变化使得吡啶上的氢毽结合可能性依次增加。

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