两性—阳（阴）离子复配修饰黏土矿物稳定性的研究

两性-阳（阴）离子复配修饰黏土矿物稳定性的研究
摘要
有机修饰黏土矿物的稳定性不仅会影响其对污染物的吸附能力，同时可能存在的表面活性剂的解吸会导致二次污染问题，因此，研究黏土矿物的稳定性对于修饰黏土矿物的实际应用具有重要意义。

为了探究两性及两性-阳（阴）离子复配修饰黏土矿物的稳定性，本文以2:1型膨润土和1:1型高岭土作为基质，分别采用两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）、两性+阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）和两性+阴离子型表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）对这两种黏土矿物进行单一和复配修饰，批处理法研究NaCl溶液解吸下的土样中各修饰剂的稳定性，并对比温度、pH和盐溶液浓度对解吸的影响。

同时研究了部分BS-12、BS+CT、BS+SDS修饰土的TOC含量、比表面积，采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）和热重等方法对土样表面特征进行的分析，多方面描述改性黏土矿物解吸前后的变化规律，从微观角度揭示两性复配修饰黏土矿物的稳定性机制，为两性复配修饰黏土矿物的实际应用提供依据。

研究得到的主要结论如下：
1 BS-12单一修饰膨润土比BS-12单一修饰高岭土具有更好的解吸稳定性；两性+阳（阴）离子型复配修饰膨润土的稳定性高于两性+阳（阴）离子型复配修饰高岭土；两性-阳离子复配修饰黏土矿物比两性-阴离子型具有更好的稳定性。

2 BS-12单一修饰膨润土具有较好的解吸稳定性，在不考虑其他因素影响的前提下，BS-12的解吸率均小于5%；BS-12单一修饰高岭土的稳定性略差，其BS-12的解吸率均小于18%。

3 BS-12单一修饰膨润土和高岭土的解吸稳定性随着BS-12的修饰比例的升高而降低，即以阳离子交换模式与土样结合的BS-12比以疏水模式结合的更为稳定；解吸液pH 和NaCl溶液浓度的升高、温度的降低均促进两种修饰土样稳定性增强。

在供试条件范围内，当解吸液NaCl浓度为2mol/L，pH条件为10，温度为20℃时，BS-12单一修饰膨润土和高岭土最为稳定。

4 BS+CT复配修饰膨润土比BS+CT复配修饰高岭土具有更好的解吸稳定性；BS+CT 复配修饰土中BS-12与CTMAB的解吸稳定性随着CTMAB修饰比例的增加而降低；当CTMAB的修饰比例相同时，100BS+CT膨润土和60BS+CT高岭土稳定性更佳。

5 BS+CT复配修饰膨润土和高岭土中各修饰剂的解吸稳定性随着解吸液浓度和pH 的升高而加强，随着温度的升高而降低；供试条件范围内，BS+CT修饰土在20℃、pH
值为10，NaCl浓度为2mol/L时稳定性最高。

6 BS+SDS复配修饰膨润土的稳定性高于BS+SDS复配修饰高岭土；当BS-12修饰比例相同时，BS+SDS膨润土中各修饰剂的解吸稳定性随着SDS修饰比例的增加而降低，当SDS的修饰比例相同时，BS-12的修饰比例越高，SDS的稳定性越好，而BS-12的稳定性越差，综合来看BS+SDS膨润土稳定性由高至低的顺序为：100BS+SDS＞50BS+SDS＞25BS+SDS膨润土；BS+SDS复配修饰高岭土中各修饰剂的解吸稳定性随着SDS与BS-12修饰比例的增加而降低。

7 BS+SDS修饰土中SDS在低pH值、低环境温度和高解吸液浓度的条件下较稳定，供试条件范围内最稳定的情况是温度20℃，解吸液浓度为2mol/L，pH值为2；BS+SDS 修饰土中BS-12的稳定性随着解吸液pH和NaCl溶液浓度的升高、温度的降低而增强，在供试条件范围内，当解吸液NaCl浓度为2mol/L，pH条件为10，温度为20℃时，BS-12最为稳定。

综合来看，SDS的解吸率对BS+SDS修饰土的稳定性影响最大，BS+SDS 修饰土最稳定时解吸液浓度为2mol/L，pH值为2，温度为20℃。

8 各供试土样经NaCl溶液解吸后，TOC含量均有所减少；解吸后，BS膨润土、BS+CT膨润土的比表面积均减小，而BS高岭土、BS+CT高岭土、BS+SDS膨润土和BS+SDS高岭土的比表面积有所增加；通过NaCl溶液解吸，BS膨润土、BS+CT膨润土的层间距有所减小，BS+SDS膨润土和各修饰高岭土层间距未产生明显变化；红外光谱分析和热重曲线的变化结果均证实了解吸过程会使得土样中有机修饰剂减少。

关键词：BS-12；CTMAB；SDS；黏土矿物；复配修饰；解吸；稳定性
STABILITY OF AMPHOTERIC-CATIONIC AND
AMPHOTERIC-ANIONIC MODIFIED CLAYS
ABSTRACT
The stability of organic-modified clay not only affect their adsorption capacity to pollutants, but also the desorption of surfactant may lead to two pollution problems. therefore, research on the stability of clay minerals has important significance for the practical application of modified clays. In order to explore the stability of the amphoteric-cationic and amphoteric-anionic modified clays, this study used amphoteric modifier dodecyldimethyl betaine (BS-12), cationic modifier hexadecyl-trimethyl ammonium bromide (CTMAB) and anionic modifier sodium dodecyl sulfate (SDS) to modify bentonite (2:1 type clay) and kaolin (1:1 type clay) clay matrixes. we investigated the stability of the modifiers in NaCl desorption solution with batch method and compared the influence of temperature, pH and concentration of salt solution on desorption. The surface characteristics such as total organic carbon (TOC), specific surface area (S BET), X-ray diffraction (XRD), fourier transformed infrared spectrum (FTIR) and thermogravimetry (TG) were investigated in a part of modified clays. The change law of modified clays before and after desorption was described in various ways. The stability mechanism of amphoteric-composite modified clays was revealed from microcosmic angle, which provided basis for practical application of amphoteric-composite modified clays. The main conclusions of this study were as follows:
1 BS-1
2 modified bentonite had a better desorption stability than BS-12 modified kaolin. Stability of the desorption of amphoteric-cationic and amphoteric-anionic modified bentonite was higher than that of kaolin. Amphoteric-cationic modified clays had better stability than amphoteric-anionic ones.
2 BS-12 modified bentonite had a better desorption stability without considering the influence of other factors. The desorption rate of BS-12 is less than 5%. The stability of BS-12 modified kaolin was less than that of BS-12 modified bentonite, and the desorption rate of BS-12 is less than 18%.
3 The desorption stability of BS-12 modified bentonite and kaolin decreased with the increase of BS-12 modified ratio, that is, the BS-12 combined with soil sample in a cation exchange mode was more stable than that in hydrophobic mode.The stability of soil samples was enhanced by increasing pH value, the concentration of NaCl, and decreasing temperature
of desorption solution. In the range of test conditions, BS-12 modified bentonite and kaolin were the most stable when NaCl concentration was 2mol/L, pH condition was 2 and temperature was 20℃.
4 BS+CT complex modified bentonite had a better desorption stability than BS+CT complex modified kaolin. The desorption stability of BS-12 and CTMAB decreased with the increase of CTMAB modified ratio in BS+CT complex modified clays. 100BS+CT bentonite and 60BS+CT kaolin had a better stability when CTMAB had the same proportion of modification.
5 The desorption stability of various modifiers in BS+CT complex modified bentonite and kaolin enhanced with increasing pH value and solution concentration, and decreased with increasing temperature.Within the range of test conditions, the stability of BS+CT complex modified clays were the most stable when NaCl concentration was 2mol/L, pH condition was 10 and temperature was 20℃.
6 BS-12 complex modified bentonite had a better desorption stability than BS-12 complex modified kaolin. When the BS-12 modified ratio were the same, the desorption stability of various modifiers in BS+SDS bentonite decreased with the increasing of SDS modified ratio. The higher the modified ratio of BS-12, the better the stability of SDS, the worser the stability of BS-12 when the SDS modified ratio were the same. Generally, the stability of BS+SDS bentonite were from high to low in order: 100BS+SDS＞50BS+SDS＞25BS+SDS bentonite. The desorption stability of different modifiers in BS+SDS complex modified kaolin decreased with increasing SDS and BS-12 modified ratio.
7 The desorption rate of SDS had the greatest influence on the stability of BS+SDS modified clays. The BS+SDS modified clays were most stable, When the desorption concentration was 2mol/L, the pH value was 2 and the temperature was 20℃.
8 The TOC content was decreased after desorption by NaCl solution of each soil sample. After desorption, the specific surface area of BS bentonite and BS+CT bentonite decreased while the specific surface area of BS kaolin, BS+CT kaolin, BS+SDS bentonite and BS+SDS kaolin increased. After desorption by NaCl solution, the interlayer spacing of BS bentonite and BS+CT bentonite decreased, and the interlayer spacing in BS+SDS bentonite and modified kaolin did not change significantly. The change in results of FTIR analysis and TG curve analysis showed that the absorption process reduced the organic modifier in soil samples.
KEYWORDS: BS-12, CTMAB, SDS, Clays, Desorption, complex modified, Stability
目录
第一章文献综述 (1)
1.1 引言 (1)
1.2黏土矿物 (2)
1.2.1 膨润土 (2)
1.2.2 高岭土 (3)
1.3表面活性剂概述 (4)
1.3.1 表面活性剂的概念 (4)
1.3.2 表面活性剂的分类及性质 (4)
1.4 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物 (6)
1.4.1 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物的方法和工艺 (6)
1.4.2 表面活性剂在土壤或黏土矿物上的修饰机制 (7)
1.5 有机修饰黏土矿物吸附有机、重金属的研究进展 (9)
1.5.1有机修饰黏土矿物吸附重金属的研究 (9)
1.5.2 有机修饰黏土矿物吸附有机污染物的研究 (10)
1.5.3 有机修饰黏土同时吸附有机、重金属污染物的研究 (12)
1.6 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物的稳定性的研究 (13)
1.7 研究的意义和主要内容 (14)
1.7.1 研究意义 (14)
1.7.2 主要内容 (14)
1.8 技术路线 (15)
第二章BS-12单一修饰膨润土和高岭土的稳定性 (17)
2.1 材料与方法 (18)
2.1.1 实验材料 (18)
2.1.2 实验设计 (19)
2.1.3 实验方法 (19)
2.2 结果与讨论 (21)
2.2.1 BS-12修饰比例对解吸结果的影响 (21)
2.2.2 pH对解吸结果的影响 (23)
2.2.3 解吸液浓度对解吸结果的影响 (24)
2.2.4温度对解吸结果的影响 (25)
2.2.5 BS单一修饰土表面特性 (26)
2.2.6 红外光谱分析 (27)
2.3 小结 (28)
第三章BS+CT复配修饰膨润土和高岭土的稳定性 (30)
3.1 材料与方法 (31)
3.1.1 实验材料 (31)
3.1.2 实验设计 (31)
3.1.3 实验方法 (33)
3.2结果与讨论 (34)
3.2.1 不同因素对BS+CT复配修饰膨润土稳定性的影响 (34)
3.2.2 不同因素对BS+CT复配修饰高岭土稳定性的影响 (40)
3.2.3 BS+CT修饰土表面特性 (45)
3.2.4 红外光谱分析 (48)
3.2.5 热重分析 (49)
3.3 小结 (50)
第四章BS+SDS复配修饰膨润土和高岭土的稳定性 (51)
4.1 材料与方法 (52)
4.1.1 实验材料 (52)
4.1.2 实验设计 (52)
4.1.3 实验方法 (53)
4.2结果与讨论 (54)
4.2.1 不同因素对BS+SDS复配修饰膨润土稳定性的影响 (54)
4.2.2 不同因素对BS+SDS复配修饰高岭土稳定性的影响 (60)
4.2.3 BS+SDS修饰土表面特性 (65)
4.2.4 红外光谱分析 (67)
4.2.5 热重分析 (68)
4.3 各两性复配修饰黏土矿物解吸稳定性的比较 (69)
4.3.1 BS+CT 和BS+SDS修饰膨润土比较 (69)
4.3.2 BS+CT 和BS+SDS修饰高岭土比较 (70)
4.3.3 两性复配修饰膨润土与两性复配修饰高岭土的比较 (71)
4.4 小结 (71)
第五章结论 (73)
参考文献 (75)
致谢 (81)
作者简介 (82)
第一章文献综述 1
第一章文献综述
1.1 引言
土壤为植物生长发育提供了所需的机械支撑、水、肥、气、热等多方面因素，与人类健康息息相关，但随着经济水平的不断提升，工农业的迅猛发展，越来越多的有毒、有害物质进入土壤中，对土壤环境造成污染与破坏。

污染物进入土壤的主要途径有农业生产活动中的污灌、污泥农业利用、农用化学物质施用和工业生产活动中的矿山开采冶炼、汽车尾气排放等，其中重金属和有机物是2种主要的污染源，这已成为世界普遍关注的环境问题(Carmody et al. 2007; Carvalho et al. 2012)。

因此，重金属和有机物复合污染土壤的治理与修复是目前亟待解决的重要环境问题。

利用表面活性剂对黏土矿物进行修饰改性，探索利用改性黏土矿物吸附固定污染物的途径已成为目前国内外研究的热点。

单一阳离子修饰土壤能够显著提高土壤对有机污染物的吸附能力，而利用两性表面活性剂能达到对土壤中有机物和重金属同时吸附的作用。

“两性复配”是利用其它类型表面修饰剂复配增强两性修饰土的疏水性，在保证两性修饰土吸附重金属能力的前提下，增大其对有机污染物的吸附能力，使得两性复配修饰土对有机、重金属污染物均具有较高的吸附能力。

然而有机黏土矿物或修饰土壤的稳定性影响它们吸附土壤中有机污染物的能力以及它们对环境的作用。

为避免改性黏土矿物在应用中由于表面活性剂的解吸所导致的二次污染问题，研究有机黏土矿物稳定性对于其实际应用，保护生态环境和人体健康具有重要意义。

目前关于改性黏土矿物的研究主要集中在对污染物的吸附性能、机理等方面（And and Bowman 1998; 孟昭福和张平2005; 沈学优等2003; 朱利中等2000），而修饰黏土矿物的稳定性报道却较少。

有研究表明，大多数阳离子型表面修饰黏土矿物或土壤，其修饰反应的形式对其稳定性有很大的影响，表现在以离子交换形式反应形成的有机黏土矿物或土壤，其复合物在长时间、极端pH、高离子强度和有机溶剂存在下都具有较好的稳定，难以进行解吸和发生分解（Zhang et al. 1993），而通过疏水键修饰在有机黏土矿物或土壤上的阳离子型表面活性剂容易发生解离作用，多方面因素都可能对其稳定性造成影响，包括阳离子种类、电解质种类、浓度、以及其他能够减弱疏水键的因素（孙德成2013）。

当前对于修饰黏土矿物的稳定性研究主要集中在阴、阳或非离子表面活性剂单一修饰黏土矿物（杨柳燕等2002; 余晓皎等2010; 赵斌等2008），我们课题组前期研究显示，两性修饰及其两性复配修饰黏土矿物和土壤对有机、重金属具有良好的同时吸附的能力（马麟莉等2014; 孟昭福等2013; 王建涛等2014; 余璐等2016），由于复配修饰剂是修饰在BS-12两性修饰土表面上，同时BS-12两性修饰极大地改变了土壤或黏土矿物原有的表面性质，因此复配修饰必然和有机修饰黏土矿物具有不同的稳定性特征，但对于两性复配修饰黏土矿物的稳定性研究尚未见到报道。

2 两性-阳（阴）离子复配修饰黏土矿物稳定性的研究
因此本文主要选用两性表面活性剂单一修饰黏土矿物，以及两性表面活性剂与阴、阳离子类型表面活性剂复配修饰黏土矿物，研究不同影响因素和修饰黏土矿物稳定性之间的关系，同时结合课题组表面特征和结构特征部分的研究结果，从微观角度揭示两性复配修饰黏土矿物的稳定性机制，进一步为土壤污染物的修复提供理论依据。

1.2黏土矿物
黏土矿物在自然界中储量丰富、性能优异。

故而广泛地应用在多方面的领域。

通常构成土壤细粒部分的主要成分暨为黏土矿物。

一般情况下黏土矿物是细分散的、含水的层状构造硅酸盐矿物和层链状构造硅酸盐矿物及含水的非晶质硅酸盐矿物的总称（杨雅秀1994）。

主要包括伊利石族、高岭石族、蛭石族、蒙皂石族、坡缕石族等矿物（杨雅秀1994）目前国内外开展研究的黏土矿物种类较多，如蒙脱土、高岭石、麦饭石、沸石、凸凹棒石、伊利石、蛭石等。

1.2.1 膨润土
膨润土（Bentonite），又名膨土岩、斑脱石，是一种以蒙脱石为主要成份的黏土矿物。

最早于1888年在美国怀俄明州罗克河（Rock River）附近的泰勒（Taylor）地区发现并开采，后由Kinght正式命名。

该土具有良好的粘结性、膨胀性、分散性、润滑性、吸附性、可塑性、阳离子交换性。

同其它盐基、锂基交换后具有相当强的悬浮性，经酸化处理后又有优良的脱色性等，因此它可制成各种粘结剂、悬浮剂、吸附剂、脱色剂、增塑剂、催化剂、净化剂、消毒剂、增稠剂、除垢剂、洗涤剂、填充剂、增强剂等。

又因其价格低廉和储备量大，被广泛地应用在铸造冶金、污染修复、钻井泥浆等多个行业，被誉为“万能石”。

膨润土具有较大的阳离子交换量（CEC）和较好的吸附能力，主要成分蒙脱石是由SiO2、Al2O3和H2O组成的。

构成蒙脱石最主要的的结构单元是两个Si-O四面体夹着一个Al-O八面体（如图1-1），即蒙脱石是2:1型层状硅铝酸盐黏土（杨亚莉2015）。

同晶置换使其带有大量的负电荷（于阳辉等2005），为保持电荷平衡，需要吸附大量的无机阳离子和极性分子（张多和郭东新2015）。

蒙脱石相邻晶层间没有氢键，以氧原子相接（吴平霄2001），作用力较为微弱，水分子以及其它极性分子能够进入层间引起晶格间层增大，使得蒙脱石具有极大的比表面积，从而拥有较好的吸附性能。

在含水介质中，吸附在蒙脱石颗粒表面附近的水分子易与其发生水化反应，在蒙脱石表面形成亲水表面（朱赞成等2015）。

膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，层间阳离子为Na+时称钠基膨润土；层间阳离子为Ca2+时称钙基膨润土；层间阳离子为H+时称氢基膨润土（活性白土、天然漂白土-酸性白土）；层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。

第一章文献综述 3
图1-1 蒙脱石晶体结构示意图（吴平霄2001）
Fig. 1-1 The structure schematic drawing of montmorillonite
1.2.2 高岭土
高岭土，又称白云土，俗称瓷土。

是由火成岩和变质岩中的长石或其他硅酸盐矿物岩石在酸性介质中风化而成，以高岭石为主要成分的黏土矿物，在自然界中广泛分布，具有较高的可塑性（孟励等2015）。

纯净的高岭土成分接近于高岭石的理论成分，化学组成为Al4[Si4O10](OH)8，理论的化学成分为SiO2 46.5%，Al2O3 39.5%，H2O 14.0%。

高岭石（kaolinite）属于三斜晶系，它的结构单元层由硅氧四面体片与“氢氧铝石”八面体片连结形成的结构层堆垛而成。

高岭石是一种典型的1：1型的层状结构硅酸盐矿物（任伟2015），如图1-2所示，单位构造高度为0.7nm，单位结构层的上下面不同，分别是氧原子和羟基。

高岭石单位构造之间以氢键相联结，层间不含可交换的阳离子，所以属于非膨胀性黏土矿物的一种。

高岭石晶格排列整齐，结构较为紧密，能发生同晶替代的几率很低，故只有极少由此产生的负电荷，所以高岭石对阳离子的吸附能力很弱（胥焕岩和刘羽2002）。

图1-2 高岭石晶体结构示意图（吴平霄2001）
Fig. 1-2 The structure schematic drawing of kaolinite
4 两性-阳（阴）离子复配修饰黏土矿物稳定性的研究
1.3表面活性剂概述
1.3.1 表面活性剂的概念
表面活性剂（surfactant ）是指既有亲水基团又有亲油基团，可以定向排列在溶液的表面，并能显著降低溶液表面张力的物质。

但通过对两亲结构物质的深入研究，人们认识到判断某物质是否是表面活性剂时，不应局限于降低表面张力这一表面现象，而是考虑所有的表面性能，进而将那些少量使用就能使表面或界面的性质（如乳化、增溶、分散、润湿、渗透等）发生显著变化的物质都叫做表面活性剂。

表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链（如图1-3）。

图1-3 表面活性剂分子模型 Fig. 1-3 Model of the surfactant molecules
1.3.2 表面活性剂的分类及性质
从不同的依据出发，表面活性剂有不同的分类方法。

我们一般按照表面活性剂的来源、功能、亲水（油）基本性质等方面对表面活性剂进行简单分类。

根据来源可将其分为天然、生物、人工合成表面活性剂三大类；根据亲油基基本性质可将其分为含C 、F 、Si 表面活性剂；根据亲水基基本性质可将其分为阴离子、阳离子、阴-阳离子、非离子表面活性剂几大类；按照分子量高分子表面活性剂和低分子表面活性剂。

（1）阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂亲水端荷正电，亲油基团一般含有8~18个烃基，亲水基团一般含有N 、P 、S 等原子，最为常见的是季铵盐类表面活性剂。

这类表面活性剂溶于水后生成的亲水集团为带正电荷的原子团，不具备去污力，不能直接与阴离子表面活性剂配伍使用。

常被用作消毒剂、印染助剂等，还可以在生物学领域作为DNA 载体使用（孙亚洲 2015）。

季铵盐：
阳离子型表面活性剂中，胺盐类不能稳定存在于碱性溶液中，游离胺容易析出，但对于酸性溶液有很强的耐性，而季铵盐类无论在酸性溶液还是碱性溶液中都较为稳定。

季铵盐通常被用来作为杀菌剂，同时对生物也有较大的毒性，因此在制造化妆品时应避免使用此类阳离亲水基
亲油基团 R CH CH CH 2Cl N
子型表面活性剂。

阳离子型表面活性剂中，烷基苄基二甲基氯化铵和烷基三甲基氯化铵易发生生物降解反应。

（2）阴离子表面活性剂
阴离子表面活性剂亲水端荷负电，这类表面活性剂具有很好的洗涤性和发泡性，在硬水中较为稳定，在溶液中呈中性或微碱性。

包括高级脂肪酸皂（R—COONa）、烷基硫酸盐（R—OSO3Na）、烷基磺酸盐（R—SO3Na）、烷基磷酸酯类（R—OPO3Na）和烷基酰胺甜菜碱（RCONHR’COONa）。

阴离子表面活性剂是工业应用和民用产品中使用最成熟、广泛的活性剂，常用的的三种分别是烷基硫酸钠、烷基磺酸钠和直链烷基苯磺酸钠（王楚强2014）。

一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定，而在碱性溶液中较稳定。

在强酸作用下，羧酸盐易成为游离羧酸而析出，硫酸酯盐易于水解；在碱性条件下，磺酸盐较为稳定；磷酸酯盐无论在酸溶液中还是碱溶液中都保持较好的稳定性。

在阴离子型表面活性剂中，对于烷基苯磺酸钠，含直链的较有分支的易于生物降解；其烷基中端基为三甲基取代者最不易降解；有支链者次之。

在直链烷基苯磺酸钠中，含C6~C12烷基者的降解速度快，而大于C12的直链烷基苯磺酸钠对微生物活性的抑制比较显著。

（3）两性表面活性剂
两性表面活性剂是指由阴阳两种离子和亲油基同时存在所组成的表面活性剂，在碱性条件下表现出阴离子表面活性，在酸性条件下呈现阳离子表面活性。

一般多为氨基酸型、甜菜碱型。

氨基酸型：R—NHCH2CH2COOH
两性表面活性剂，其稳定性一般随pH值的不同而不同，在一定的pH值（等电点）时容易生成沉淀。

但分子中有季铵离子者，则不会出现沉淀。

两性表面活性剂相对阴离子和阳离子表面活性剂来说，具有极高的生物降解性，有些还可以作为营养剂使用（如卵磷酯两性表面活性剂）。

（4）非离子型表面活性剂
非离子表面活性剂在水中不离解成离子状态，与其他类型的表面活性剂相容性好，在水和有机溶剂中皆有较好的溶解性能。

非离子表面活性剂的亲油基是含活泼氢的疏水化合物，其亲水基是由含有能与水生成氢键的醚基、自由羟基的低分子化合物。

常见的非离子表面活性剂如下：
脂肪醇聚氧乙烯醚：R—O(CH2CH2O)n H
R O(CH2CH2O)n H
烷基酚聚氧乙烯醚:
脂型：R—COOCH2—C(CH2OH)3
多数非离子型表面活性剂在酸、碱性溶液中都均可以稳定存在，且溶解度较高。

非离子型
表面活性剂的亲水基主要是聚乙烯基，在低温时易溶于水，在温度升高时，聚乙烯基同水的结合遭到破坏，溶解度下降，变浑浊，甚至析出、分层。

非离子型表面活性剂中环氧乙烯的分子数越多，亲油性越强，浊点越低。

非离子表面活性剂多数不具有生物毒性或毒性较小，其对应杀菌能力较低。

非离子型表面活性剂的生物降解包括碳氢链及聚环氧乙烷链两部分。

碳氢链部分的降解规律是支链的比直链的降解困难。

烷基部分所带支链越多，则越不容易降解。

酚基对降解影响很大，聚环氧乙烷链越长，降解性越差。

含有芳基的表面活性剂，其生物降解比仅有脂肪基的表面活性剂更困难。

烷基苷被认为是生物降解性最好的一类非离子表面活性剂。

1.4 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物
1.4.1 表面活性剂修饰土壤或黏土矿物的方法和工艺
土壤或黏土矿物表面为亲水性，会在水溶液中形成水化膜。

利用表面活性剂对土壤或黏土矿物表面进行修饰的原理是将其表面由亲水性变为疏水性。

随着科技的进步，利用表面活性剂对土壤或黏土矿物进行修饰改性的技术发展迅速，主要包含了物理改性、表面化学改性和机械化学改性等。

陈美等（2002）采用超声技术对膨润土进行了改性，并证实超声辐射可以使有机膨润土产生层间剥离，通过橡胶的插层使其具有更好的材料性能。

郑华等（2003）的研究表明，蒙脱土经含有羟乙基的表面活性剂处理后对复合材料有较好的动态力学性能和物理性能。

赵春贵等（2003）的实验发现，利用氯代硅烷的衍生物改性后的蒙脱土显著提高了在甲苯和水中的分散性。

Guo等（2004）用椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）对膨润土进行了改性，将其分散在环氧树脂/甲基四氢化邻苯二甲酸酐体系，通过检测发现它们形成了一个环氧树脂的纳米共混体系。

彭书传（1998）利用马弗炉的高温对凹土进行活化，在把改性剂与之混合并加入高速混合机进行搅拌，以达到均匀覆盖的效果，接着在利用高温烘烤，制成改性凹土，这是一种在粉碎的过程中利用机械力对黏土矿物粒子进行表面激活同时加以表面活性剂进行改性的方法，利用该方法制得的改性凹土对橡胶有较好的加强作用。

曹西华和俞志明（2003）利用十六烷基三甲基溴化铵对粘土颗粒进行表面改性，用于去除东海原甲藻，结果表明，表面改性可以显著提升粘土对于东海原甲藻的去除效率。

实验室常以干、湿、半干法三种工艺用于土壤或黏土矿物进行表面修饰过程。

干法修饰工艺相较其他两种较为简单，主要是借助高速搅拌机的分散作用，将修饰剂和助剂稀释后以连续喷雾的方式加入搅拌机，或者还需要伴以升温来达到改性的作用。

雷芸等（2003）通过对比不同修饰方法利用硅烷（KH-550和KH-570）对绢云母的改性效果，发现干法的效果更佳。

汪涛（2009）等利用五种修饰剂对高岭土进行干法改性，包括硬脂酸、铝钛复合偶联剂、硅油、十八胺及十二胺，探讨了这几种改性剂对高岭土的改性机制和改性效果，结果表明以十八胺改性的高岭土具有最高的有效活化指数，改性效果最好。

湿法是修饰效果最好的一种改性方法。

但由于湿法的工艺较为复杂，包括制浆、脱水和干燥等，效率比较低。

有研究表明（张敬阳等2004），对超细绢云母进行化学表面修饰，湿法。