有机黏土作为一种独特的水净化吸附剂，具有很强的吸附能力及阳离子交换能力，其原材料为天然黏土，广泛存在于大自然中，具有廉价易得、环境友好等特点。但由于天然黏土表面亲水性较强，很难直接用于吸附水中的一些疏水性污染物，因此，通常使用表面活性剂对其进行处理，使天然黏土表面具有疏水性，以达到吸附有机污染物的目的。

 

在用于黏土改性方面，阳离子季铵盐型双子表面活性剂相比于传统单链表面活性剂具有更强的疏水性能，使得改性黏土可以更加高效地吸附水中的有机污染物。

1、季铵盐型双子表面活性剂改性黏土的作用机理

阳离子季铵盐型双子表面活性剂的主要应用之一是通过静电作用或离子交换作用与天然黏土结合形成改性的有机黏土。这类黏土矿物包括蒙脱土、蛭石和海泡石等，其普遍存在类质同象替代，即低价阳离子替代四面体或八面体中的高价阳离子，而晶体结构型式、化学键类型及离子正负电荷的平衡保持不变或基本不变。发生在黏土矿物四面体或八面体片中的类质同象替代（Al3+替代Si4+），使其结构层带负电荷，根据电中性原理，黏土的层间必然会存在一定量的阳离子以达到电荷平衡，层间阳离子可以是Ca2+，Mg2+，Na+等。因此，可通过阳离子季铵盐型双子表面活性剂对黏土矿物进行改性，通过阳离子交换反应，黏土矿物层间的补偿阳离子会被有机阳离子取代，形成有机插层，使其层间的性质从亲水性转变为疏水性，从而提高对有机物的吸附能力。

用阳离子季铵盐型双子表面活性剂改性的天然黏土从水中去除有机污染物的能力比用天然黏土矿物高几十甚至几百倍，同时有研究显示，相比于传统单链的阳离子表面活性剂，双子表面活性剂的吸附效能更加优越，能够有效地降低有机污染物在环境中的迁移。在吸附效能方面，天然黏土的电荷密度越大，能够嵌入的表面活性剂越多，嵌入的表面活性剂疏水性越强，相应的改性黏土吸附能力越强。同时，改性时加入的表面活性剂的浓度和连接基长度的增加有利于中间层空间的增加，这在一定程度上也能够使吸附效能提高。

2、蒙脱土

天然蒙脱土为一种含水硅铝酸盐矿物，片层之间通过弱的范德华力或静电作用连接，具有亲水疏油的特性，但易发生团聚，不利于储存与使用，因此可以使用阳离子双子表面活性剂进行有机化处理。

Li等将N，N'-二（十二烷基二甲基）丙二铵双子表面活性剂加入到钙基蒙脱土中，得到改性蒙脱土。研究表明，在加入的双子表面活性剂的量为1.0CEC（阳离子交换容量）时，改性蒙脱土对于HOBT、BTA和TTA三种污染物的吸附量最大分别为25.93、18.31和16.24mg/g，而未经处理的钙基蒙脱土的吸附量仅仅为2.37、1.28和1.06mg/g。可见该阳离子双子表面活性剂对于提高蒙脱土吸附水中污染物的效率具有显著的作用。

3、蛭石

蛭石是一种水合镁铝硅酸盐矿物，其片层结构单元通常由两个二氧化硅或氧化铝四面体（即四面体片层）与一个氧化镁或氧化铁八面体片层结合而成。

Wang等使用1，1 '-二癸基-4，4'-三亚甲基双吡啶溴化物（BPy-12-3-12）和1，1 '-双十二烷基-4，4'-二吡啶溴化物（BPy-12-0-12）分别对蛭石进行改性，经过BPy-12-3-12改性后的蛭石比BPy-12-0-12改性后的蛭石吸附率高很多，对污水中磺胺甲恶唑的吸附率可达到95%，而BPy-12-0-12的吸附率仅仅为43%。

4、二氧化硅纳米片

在一定条件下，蛭石与盐酸反应可得到高纯度的二氧化硅纳米片层，得到的产物不仅具有极大的比表面积、孔隙度及刚性骨架，更重要的是，可实现循环使用。

Shen等使用1，3-双（十六烷基二甲基铵）-2-羟基丙烷二氯化物（BHHP）和N，N ' -双（十六烷基二甲基）对亚苯基二溴化铵（BHPD）两种季铵盐型双子表面活性剂对二氧化硅纳米片进行改性。研究表明在最佳条件下，未经改性处理的二氧化硅纳米片对苯甲酸的吸附量只有18.56mg/g，而BHHP-二氧化硅纳米片对苯甲酸的吸附量为58.44mg/g，BHPD-二氧化硅纳米片对苯甲酸的吸附量为81.72mg/g，由此可见经过改性后的二氧化硅纳米片在对苯甲酸的吸附能力上得到了很大的提高。

5、海泡石

海泡石是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物。晶体结构模型属于链状和层状过渡型结构，其特点是在两层硅氧四面体片中间夹有一层镁氧八面体。海泡石的这种独特的结构，使它也具有很高的阳离子交换容量、大的比表面积和孔容积，这些结构及特性使得海泡石有着良好的吸附性。

Zhao等使用N，N'-二（十二烷基二甲基）乙二铵双子表面活性剂对海泡石进行改性，在最佳条件下，改性后的海泡石对菲的去除率达到95%，比原矿的吸附率增加一倍左右，吸附效果有了十分明显的增强。