粘土矿与生活
粘土矿物材料用于水中硝酸盐去除的研究进展
第40卷第3期Vol.40㊀No.3重庆工商大学学报(自然科学版)J Chongqing Technol &Business Univ(Nat Sci Ed)2023年6月Jun.2023粘土矿物材料用于水中硝酸盐去除的研究进展赵贺芳1,任梦娇1,王子杰2,张杰杰11.马鞍山学院建筑工程学院,安徽马鞍山2431002.东南大学土木工程学院,南京211189摘㊀要:硝酸盐污染威胁着环境安全和人体健康,储量高㊁易获取㊁低价高效的粘土矿物材料作为硝酸盐脱除剂极具潜力㊂首先从硝酸盐的特性和来源出发,介绍了用于水中硝酸盐去除的天然粘土矿物,包括高岭土㊁凹凸棒土㊁伊利石㊁海泡石和膨润土,发现它们普遍存在着离子交换容量较低㊁选择吸附性不高的问题㊂接着归纳了目前常用的改性方法和复合方法:两种方法均能有效提升粘土矿物材料对硝酸盐的脱除能力,改性技术能够改良其表面性质,调整表面官能团的种类和数量,其中表面活性剂改性所取得的成效更优;复合技术能够拓宽其功能性,获取更多的操作性和性能提升,其中同双金属离子或壳聚糖复合是更好的办法㊂然后分析了粘土矿物材料的毒性,总结出其具有制备低毒性和高生物相容性复合材料的潜力,但需要对改性剂的选择和使用浓度进行严格的控制㊂最后,展望了未来粘土矿物材料在硝酸盐去除方面的研究重点和发展方向,为开发用于硝酸盐去除的新型粘土矿物材料提供理论支持和参考㊂关键词:粘土矿物;硝酸盐;水处理;发展趋势中图分类号:X522㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀doi:10.16055/j.issn.1672-058X.2023.0003.002㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-05-11㊀修回日期:2022-06-16㊀文章编号:1672-058X(2023)03-0009-11基金项目:安徽省高校优秀青年人才支持计划项目(GXYQ2020097);安徽省高校自然科学基金重点项目(KJ2021A1233);国家级大学生创新创业训练计划项目(202113614009).作者简介:赵贺芳(1985 ),女,安徽宿州人,硕士,讲师,从事环境保护技术与工程㊁污水处理等研究.引用格式:赵贺芳,任梦娇,王子杰,等.粘土矿物材料用于水中硝酸盐去除的研究进展[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2023,40(3):9 19.ZHAO Hefang REN Mengjiao WANG Zijie et al.Research progress of clay mineral materials for nitrate removal in water J .Journal of Chongqing Technology and Business University Natural Science Edition 2023 40 3 9 19.Research Progress of Clay Mineral Materials for Nitrate Removal in Water ZHAO Hefang 1 REN Mengjiao 1 WANG Zijie 2 ZHANG Jiejie 11.School of Civil Engineering Ma anshan University Anhui Maanshan 243100 China2.School of Civil Engineering Southeast University Nanjing 211189 ChinaAbstract Nitrate pollution threatens environmental safety and human health.Clay mineral materials with high reserves easy access low price and high efficiency have great potential as nitrate removers.Starting from the characteristics and sources of nitrate the natural clay minerals used for nitrate removal in water including kaolin attapulgite illite sepiolite and bentonite were introduced.They generally have the problems of low ion exchange capacity and low selective adsorption.Then the commonly used modification method and composite method were summarized.Both methods can effectively improve the nitrate removal ability of clay mineral materials.Modification technology can improve its surface properties adjust the type and quantity of surface functional groups and the effect of surfactant modification is pounding technology can broaden its functionality and obtain more operability and performance improvement among which the compounding with bimetallic ions or chitosan is a better way.Further the toxicity of the clay mineral material was analyzed.It is concluded that it has the potential to prepare composites with low toxicity and high biocompatibility but the selection and concentration of modifiers need to be strictly controlled.In the end the future research focus and development direction of clay mineral materials in nitrate removal were prospected.Theoretical support and references are重庆工商大学学报(自然科学版)第40卷provided for the development of new clay mineral materials for nitrate removal.Keywords clay minerals nitrates water treatment development trend1㊀引㊀言硝酸盐是不可再生的微量营养素,对人类生活至关重要,但在高浓度下却会对生命产生毒性㊂目前,因化肥㊁畜禽粪便㊁工业和生活废水等导致的地下水和地表水硝酸盐污染,在世界许多地区造成了严重的环境和健康问题,包括沙特阿拉伯㊁印度㊁英国㊁北美㊁澳大利亚㊁摩洛哥㊁中国和伊朗等[1]㊂近20年,仅通过农业活动,水资源中硝酸盐总体含量增加了1mg/L~3mg/L㊂由于硝酸盐污染,约85%的湖泊均遭受着富营养化威胁[2]㊂从水体中低成本㊁高效地去除硝酸盐愈加成为环境治理的重头,化学还原工艺㊁生物反硝化工艺等技术纷纷被应用在硝酸盐处理领域,并且收获了不少成效[3]㊂然而它们也存在着运行成本高㊁处理效果不稳定和会产生副产物等缺点,需要被进一步克服[4]㊂粘土矿物在我国储量高㊁获得简单㊁便宜,并且有着天然的吸附能力以及离子交换特性,使其在脱除硝酸盐方面获得了广泛的关注[5]㊂在过去的几十年中,众多研究者们致力于增强粘土矿物的硝酸盐脱除能力,通过与改性技术及复合技术的结合,其吸附容量㊁选择吸附性㊁可回收性等都得到了一定程度的提升㊂粘土矿物和粘土矿物复合材料,有望能够成为一种集高效性㊁经济性㊁安全性于一体的硝酸盐脱除剂㊂本文总结了当今国内外用于水中硝酸盐去除的天然粘土矿物㊁改性粘土矿物㊁粘土矿物复合材料的研究进展,归纳了用于提升粘土矿物脱除硝酸盐能力的改性方法和复合方法,分析了粘土矿物材料的毒性,展望了未来粘土矿物材料在硝酸盐去除方面的研究重点和发展方向,为开发用于硝酸盐去除的新型粘土矿物材料提供理论支持和参考㊂2㊀硝酸盐的特性及来源硝酸盐被认为是农业必需的矿物质之一,它在氮循环中发生的硝化㊁反硝化过程内起着重要作用[6]㊂硝酸盐是一种高水溶性离子,它不容易直接与土壤结合,但在水环境中能够保持很高的稳定性和溶解性,因此高浓度的硝酸盐被认为是地下水资源的常见污染物之一㊂同时,它也是刺激富营养化的元素之一,影响着水环境中氮的形式,包括了铵态氮㊁硝酸盐氮和亚硝酸盐氮[7]㊂水中的硝酸盐进入人体后,在胃内细菌的作用下,很容易转化为亚硝酸盐,并形成致癌的N-亚硝基化合物[8]㊂此外,有研究表明饮用水中的硝酸盐通过与胺发生化学或酶反应容易形成亚硝胺,导致新生儿患癌症和高铁血红蛋白血症㊂当饮用水中的硝酸盐浓度过高时,人体会出现利尿㊁淀粉沉积积累增加和脾脏肿大等问题[9]㊂我国和美国环境保护署(USEPA)规定饮用水中硝酸盐的最高限量(以N计)为10mg/L,世界卫生组织(WHO)和欧盟(EU)规定饮用水中硝酸盐的最高限量为50mg/L㊂对于动植物而言,硝酸盐㊁亚硝酸盐等形式的氮也是一种威胁,硝酸盐浓度的增加会导致水体的溶解氧含量降低㊁透光率降低以及生物多样性的减少㊂硝酸盐形成的中间产物是一氧化二氮,其具有引起全球变暖的潜在风险[10]㊂硝酸盐的主要来源可分为四类,包括市政污水㊁工业废水㊁农业废水和大气沉积㊂市政污水中的硝酸盐主要来自于生活污水和生活废水,包括人类家庭和工作中的清洗㊁洗浴㊁污水处理系统㊁化粪池系统等环节㊂工业废水中硝酸盐的来源范围更加广泛,包括果胶工业㊁炸药工业㊁化肥工业㊁金属加工工业和核工业等㊂农业废水中的硝酸盐主要来自于动物粪便㊁灌溉㊁动物饲料㊁化肥㊁杀虫剂㊁除草剂等㊂大气沉积包括腐烂有机物的解离和风暴径流[11]㊂根据已有的研究报道,部分不同来源的硝酸盐浓度如表1所示㊂工业行业废水的硝酸盐浓度通常在200mg/L以上,远高于普通的市政污水㊂这是因为工业行业在生产过程中通常会将硝酸或硝酸盐作为原材料或辅助剂,导致硝酸盐的直接富集,或在加工过程中添加大量的含氮有机物,使废水经分解间接造成硝酸盐污染㊂表1㊀部分不同来源的硝酸盐浓度Table1㊀Nitrate concentrations from different sources 来㊀源浓度/(mg㊃L-1)文㊀献市政污水3~10[12]生活污水3~5[13]生活废水5~7[13]一般工业废水>200[14]果胶工业废水1000[15]炸药工业废水1000[15]化肥工业废水1000[16]金属加工废水1000[16]金属清洗废水50000[16]核废水186000[16]3㊀天然粘土矿物的应用粘土矿物是含水层状硅酸盐,存在于土壤㊁海洋沉积物和泥质页岩中,它们的形成是热液作用㊁沉积或风化铝硅酸盐岩石的结果[17]㊂在天然粘土矿物中存在两01第3期赵贺芳,等:粘土矿物材料用于水中硝酸盐去除的研究进展个结构单元,分别是硅四面体和氧化铝或镁八面体,如图1所示㊂四面体片状四面体八面体片状八面体O 2-S i 4+(H )O 2-A l 3+/M g 2+(H )O2-图1㊀片状四面体和片状八面体结构[20]Fig.1㊀Structures of tetrahedral and octahedral sheets各种天然粘土矿物都是由四面体和八面体的不同组合形成的,其金属氧化物表面和硅酸盐粘土边缘羟基的质子化使得大多数天然粘土矿物均有着低至中等的阴离子吸附能力[18]㊂基于Web of science 核心数据库2011 2021年关于 Clay minerals 和 Nitrate 的主题文献检索(图2(a)),可以发现在国际上近10年来的相关研究发文数量呈现稳定状态,对于粘土矿物与硝酸盐的关联探索长期维持着热度㊂而从不同发文国家/地区的网络图谱来看(图2(b)),美国和中国的研究占据了主要地位,表明了我国对粘土矿物脱除硝酸盐的研究投入较多而且产出了较多的研究成果㊂但是,天然粘土矿物普遍存在着离子交换容量较低㊁选择吸附性不高的问题[19]㊂因此,它们很少直接用于脱除水环境内的硝酸盐,有关研究文献也较少㊂即便如此,对于含有富粘土地层的地区而言,数量可观的天然粘土矿物依旧有不错的处理能力可被利用㊂目前,对于天然粘土矿物材料直接应用的研究主要包括了高岭土㊁凹凸棒土㊁伊利石㊁海泡石和蒙脱石㊂我国的粘土资源种类丰富,除了上述粘土矿物之外,红粘土㊁黄土㊁硅藻土等储量也非常充足,但是缺乏将其应用于硝酸盐脱除的相关研究,可以作为研究者未来关注的方向㊂807060504030201020112012201320142015201620172018201920202021年份发表文献数量（篇）5962615457726560697146(a )2011 2021年发文量分布情况(b )2011 2021年不同发文国家/地区的网络图谱图2㊀2011 2021年以粘土矿物和硝酸盐为主题的文献统计分析Fig.2㊀Aanlysis of literature statistical results onclay minerals and nitrates from 2011to 2021.3.1㊀高岭土高岭土(KN)是一种具有双层构造的无机粘土矿物,呈层状白色,它是通过热液改造或风化含有富铝硅酸盐的酸性火成岩形成的,这种矿物也可能存在于花岗岩和片麻岩中㊂其结构方程是Al 2Si 2O 5(OH)4,元素组成构成分别有SiO 2(45.68%)㊁Al 2O 3(40.45%)和H 2O (13.87%),其结构如图3所示[21]㊂KN 硅酸盐层内有Al 3+对Si 4+的同相置换,有助于去除硝酸盐㊂但是,KN 的层间位置会被易交换的OH 基团所占据,并且存在着过滤压降㊁比表面积低㊁吸附能力低等问题[22]㊂KN 是一种不膨胀的粘土矿物,相较于膨润土等膨胀粘土,在层间区域缺乏可交换阳离子的存在,其表面积及阳离子交换能力要小得多㊂Mohsenipour 等[23]评估了KN 在酸性条件下对硝酸盐还原的影响,结果显示在pH 值为4㊁温度为20ħ的环境中,对于高浓度以及低浓度的溶液,约25%的硝酸盐都能被吸附在KN 上㊂另外从吸附等温线的分析结果来看,Freundlich 模型在预测硝酸盐吸附方面比Longmuir 模型更准确㊂并且,在KN 的存在下,饱和区硝酸盐污染的延迟因子约为4,表明了KN 可被用于去除水环境中的硝酸盐㊂O O H A l S i图3㊀高岭土的结构示意图[24]Fig.3㊀Structure of kaolin11重庆工商大学学报(自然科学版)第40卷3.2㊀凹凸棒土凹凸棒土(ATP)是一种水合结晶型铝镁硅酸盐矿物,同时也是一种稀有的非金属矿资源㊂ATP由镁铝硅酸盐构成,理想结构方程为[Mg5][Si8O20](OH)2 (OH2)4㊃4H2O,如图4所示㊂其结构中的重要元素,是长方向上平行于c轴的角闪石双硅链㊂平行于c轴的双硅链以其纵向边缘的氧原子连接在一起,构成凹土的结构㊂在连续链中,四面体的顶点指向相反的方向,在层结构的底部和顶部交替间隔形成一种特殊的双层棱纹层,由两排四面体顶点组成㊂与双硅链一样,水分子链与c轴平行,填满了角闪石链之间的空隙[25]㊂从性能上看,ATP由于其独特的纤维晶体结构,具备了孔隙丰富㊁比表面积大的优势,同时外层羟基作为吸附位点提供了静电吸引的能力㊁外层络合效应以及较高的离子交换容量,使其在水处理范围应用广泛[26]㊂根据已有的研究,ATP的吸附性能和相应酸活化或热活化比表面积显示正向关联㊂Dong等[27]的研究报道了ATP对硝酸盐的去除能力,在硝酸盐含量20mg/L㊁ATP加入量2g/L㊁温度25ħ㊁接触时长12h的实验环境下,ATP对硝酸盐的去除率约为5%㊂H2O O H M g或A lO H2O S i图4㊀凹凸棒土的结构示意图[28]Fig.4㊀Structure of attapulgite3.3㊀伊利石伊利石(IMt-1)为2ʒ1铝硅酸盐,主要存在于页岩等沉积岩中,它是由KN在自然反应下变化而来的天然粘土矿物㊂IMt-1的结构方程为K0.75(Al1.75R) [Si3.5A l0.5O10](OH)2㊂结构如图5所示,其内部晶格包括两个硅心四面体片所围绕的一个铝心八面体片,通过四面体氧尖端和八面体羟基相互连接,铝中心只存在于三分之二的八面体片上,四面体层中的Si4+离子对低价态AI3+离子的同构取代敏感性较低[29]㊂IMt-1表面净负电荷被层间的K+离子中和,一些离子可以与阳离子进行交换,如H+㊁Ca2+和Mg2+㊂IMt-1对硝酸盐的还原,主要依赖于结构中的Fe2+与铁氧化菌的协同作用,将亚硝酸盐当成中间体进而还原成为氮气,同时这一微生物过程也促进了伊利石向其他岩石形态的转化[30]㊂Zhao等[31]研究了IMt-1对硝酸盐的去除过程,结果发现IMt-1样品的Fe2+浓度会随着反应时间的延长而降低,表明铁氧化菌能够氧化IMt-1内部的二价结构铁,而且最多仅需7d,IMt-1就能完全脱除水样内的硝酸盐㊂由于反应具有瞬变性,在实验任何时间点均可监测出NO和N2O存在㊂O2-O HA l3+,M g2+o r F e2+S i4+图5㊀伊利石的结构示意图[24]Fig.5㊀Structure of illite3.4㊀海泡石海泡石通常出现在沉积物和土壤中,是一种呈现微纤维构造的天然硅酸镁矿物,由二维四面体SiO5片组成,属于2ʒ1层状硅酸盐体系,分子式为(Si12)(Mg8)O30 (OH)4(OH2)4㊃8H2O,其结构如图6所示㊂海泡石的结构呈纤维状,其中包含由镁原子组成的平行四面体片㊂在SiO4条带中连续倒置的顶端氧原子常常引起八面体片的断裂,这些断裂使得构造通道形成,它们垂直于海泡石晶体的c轴以及条状结构[32]㊂通常,海泡石的比表面积接近于900m2/g,还存在着较强的化学㊁力学稳定性㊂海泡石的广泛可用性㊁成本效益㊁较强的吸附能力,使其在硝酸盐的去除方面被应用[33]㊂Ozturk等[34]的实验证明了海泡石对吸附硝酸盐的饱和容量最高为3.4mg/g,酸性的环境对于整个吸附进程有着促进效果,这可能归因于随着与海泡石接触的水相pH值的降低,海泡石表面上形成了过量的正电荷㊂拟二阶动力学模型更为贴切地拟合了吸附进程,从而验证了发生的活化吸附机制涉及硝酸盐和海泡石表面的活性位㊂ab S i O M g O H O H2H2O图6㊀海泡石的结构示意图[35]Fig.6㊀Structure of meerschaum21第3期赵贺芳,等:粘土矿物材料用于水中硝酸盐去除的研究进展3.5㊀膨润土膨润土(Bent)主要由蒙脱石粘土矿物组成,通常产生于水热合成或脱硝作用以及火山灰的化学变化,其分子式为(Na)0.7(Al3.3Mg0.7)Si8O20(OH)4㊃nH2O,结构如图7所示㊂其具有2ʒ1的铝硅酸盐结构,由一个铝为中心的八面体层夹在两个硅为中心的四面体层之间㊂Bent的表面带有净负电荷,这是由于八面体AI3+离子被价态较低的Fe2+和Mg2+等金属离子同构取代而产生的㊂类似的取代可能发生在它的四面体层中,Si4+离子被价态更低的铝AI3+离子取代,由此产生的表面负电荷被位于薄片层间区域的H+㊁K+㊁Na+和Ca2+等交换性阳离子中和[36]㊂Bent具有溶胀性好㊁表面吸附和离子交换性能强的优势,在工业和商业领域均有应用㊂在水处理领域中,Bent可以被用于吸附重金属和有机污染物等,也可应用于充当废水的混凝剂和废水处理过程中的污泥脱水环节㊂张庆乐等[37]研究表明了Bent对硝酸盐具有一定的吸附能力,当原水的硝酸盐浓度为25mg/L时,Bent对硝酸盐的去除率约为5.68%㊂OS iA lO HM g,F e图7㊀膨润土的结构示意图Fig.7㊀Structure of bentonite4㊀改性粘土矿物的应用天然粘土矿物的吸附能力一般会低于多孔硅或活性炭等多孔材料,为了提高这些廉价材料的吸附能力,科学界已经发展了各种策略来提高吸附能力㊂应用于改性天然粘土矿物的技术方法有很多,包括酸改性㊁表面活化剂改性㊁热改性㊁盐改性以及接枝改性等[38]㊂对于不同的天然粘土矿物和目标污染物,选择合适的改性方法能够使处理效果大幅提高㊂图8中统计了Web of science核心数据库2011 2021年用于硝酸盐去除的粘土矿物改性方法发文量占比情况,可以发现国际上对于改性粘土矿物的研究数量远超于天然粘土矿物,并且近年来的研究主要集中于酸活化改性和表面活性剂改性,两者的改性机理如图9所示㊂表2展示了粘土矿物在改性前后的硝酸盐脱除能力情况,酸活化改性和表面活性剂改性均有益于提升粘土矿物的硝酸盐脱除能力㊂酸改性热改性表面活性剂改性其他接枝改性天然粘土矿物5%7%3%32%53%<1%图8㊀2011—2021年用于硝酸盐去除的粘土矿物改性方法发文量占比Fig.8㊀Proportion of publications on clay mineral modification methods used for nitrate removal from2011to2021片状四面体酸活化改性表面活性剂改性图9㊀粘土矿物酸活化改性和表面化学改性机理图Fig.9㊀Mechanism diagram of acid activation modification and surface chemical modification of clay minerals表2㊀粘土矿物不同改性方法的硝酸盐去除能力Table2㊀Nitrate removal capability of different modificationmethods of clay minerals粘土矿物改性方法硝酸盐初始浓度/(mg㊃L-1)硝酸盐去除能力/(mg㊃g-1)文献高岭土480 1.24[23]H3PO4活化7015.00[40]HDTMA4-CEC表面活性剂改性100 4.87[41]海泡石100 3.4[34]HCl活化1009.80[34]DEDMA-Br表面活性剂改性2028.11[42]膨润土150 1.65[37]HCl活化408.90[43]H2SO4活化407.50[43]HDTMA4-CEC表面活性剂改性性10014.76[41]31重庆工商大学学报(自然科学版)第40卷4.1㊀酸活化改性酸处理活化粘土矿物,是增加层状硅酸盐骨架孔隙度最简单㊁最快的处理方法,它是粘土矿物与盐酸㊁硫酸等酸性物质反应的化学过程,过程内粘土矿物的金属阳离子会和氢离子交换致使去羟基化反应,致使粘土矿物外层的酸性基团增加,这有助于提升粘土矿物的吸附能力[44]㊂张素芳等[45]的研究对比了0.5%~ 15%的盐酸对天然膨润土改性效果,结果证明了酸溶液浓度和膨润土的吸附效能展现出负相关联系㊂因此,改性过程中选择合适浓度的酸溶液非常重要,高浓度的酸改性可能会对粘土矿物造成不利影响㊂Lei等[46]采用磷酸进行了高岭石的酸改性并引入了更多的H+,改性后的高岭石能够与合成的MgeAl层状双水滑石(LDH)前体协同作用,从而提高了对硝酸盐的去除率㊂Mena-Duran等[43]为了改变粘土矿物的构造特性,使它具有更大的孔隙率和表面积,从而提升硝酸盐的脱除效能,分别使用了硫酸和盐酸对天然膨润土实施了酸热活化㊂最终发现,硝酸盐的吸附量与吸附时间成正比,膨润土在被盐酸活化之后具有更高的硝酸盐脱除能力,可达22.28%㊂粘土残渣中存在的KCl证实了材料具有离子交换作用,而BET面积得测量结果表明了比表面积与硝酸盐去除能力之间没有直接关系㊂因此在酸活化改性过程中,根据不同的粘土矿物种类,选择合适的酸种类,优化酸溶液浓度㊁反应时间等操作条件非常重要,这直接影响硝酸盐的脱除效率㊂4.2㊀表面活性剂改性通过表面活性剂对天然粘土矿物进行改性,能够改良粘土矿物原有的表面性质,其包含的阳离子或阴离子基团还能够增强粘土矿物对于硝酸盐的吸附能力[47]㊂对于阴离子的去除,表面活性剂的有机阳离子可以与粘土的无机阳离子实施交换,这一过程使原本亲水的有机粘土转换成疏水,也促进了它对硝酸盐的吸附㊂另外,对于疏水键的利用不仅致使粘土矿物愈加稳定,还促进了阳离子表面活性剂的表层插入[48]㊂Duarte等[49]将十六烷基三甲基铵离子作为改性物质,研究调查了将其插入蒙脱土后在水性介质中去除硝酸盐的效率㊂初步测试表明,用氨基丙基三乙氧基硅烷和十八烷基胺官能化的纳米粘土在硝酸盐吸附方面最有效,另外改性蒙脱土对硝酸盐的吸附是物理的㊁自发的,且与硝酸盐有很好的亲和力㊂Gatti等[50]使用了氨基丙基三甲氧基硅烷当作天然粘土的改性物质,并且成功获取了新型改性材料Mn-S,并探究了其从水中去除硝酸盐的潜在能力㊂结果表明,Mn-S的阳离子吸附能力几乎是改性前的3倍,硝酸盐的吸附主要发生在-NH3+的表面基团上㊂较低的pH能够更为有效地促成吸附反应,并且随着pH的增加,硝酸盐的脱除率减少㊂将pH控制位于3可以获得0.8mmol/g的单层吸附容量㊂在表面活性剂改性之后,再实施镧改性,有助于粘土矿物进一步提升硝酸盐的脱除性能㊂Luo等[51]选用了蒙脱石(Mt)作为基质,并且将镧(La)和阳离子双子表面活性剂当作逐步改性物质,得到了能够共同吸附磷酸盐和硝酸盐的改性粘土矿物LaOMt㊂研究证明,改性之后La以LaCO3OH形式存在,双子表面活性剂则插入进了Mt层间空间㊂LaOMt对硝酸盐的吸附容量是0.84mmol/g,去除作用主要归因于与溴离子的离子交换以及与从Mt层释放的-R4N+基团的相互作用㊂另外,溶液中所含有的磷酸盐帮助LaOMt的水合也增进了硝酸盐的脱除㊂Wu等[52]则针对沸石使用类似的方法制取了以十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)和La为改性物质的新型材料SMZ-La,并且研究了其对硝酸盐的吸附性能㊂结果表明,SMZ-La比两种单组份物质改性后获得的材料具有更高的吸附容量(3.82mg/g)㊂通过一系列表征发现,HDTMA被双层装载在沸石的外层上,La则被装载在沸石的孔中,而HDTMA和La的引入均不会改变沸石的原始晶体构成㊂因此,选择不同的表面活性剂能够强化粘土矿物对硝酸盐的物理吸附或化学吸附性能,对于表面活性剂的选择以及改性条件的控制至关重要㊂在表面活性剂改性后,继续联用La改性或其他改性方法以进一步提高粘土矿物的硝酸盐脱除能力,是未来值得关注的研究方向㊂5㊀粘土矿物复合材料的应用相比于通过改性的方法来改善粘土矿物的硝酸盐处理效能,将粘土矿物与其他材料进行复合有着更广泛的操作空间,并且通常能够获得更高的性能提升㊂合成开发能够用于硝酸盐去除的新型粘土矿物复合材料是目前研究的重点和热点,主要集中于和金属㊁壳聚糖以及磁性纳米粒子的复合㊂近年来,诸如金属有机框架㊁碳纳米管等新型材料得到了飞速的发展,也为进一步拓展粘土矿物脱除硝酸盐的性能和应用场景提供了新的途径,但是缺乏相关的研究报道,研究者可以在41第3期赵贺芳,等:粘土矿物材料用于水中硝酸盐去除的研究进展未来作进一步的探索㊂5.1㊀粘土矿物和金属的复合粘土矿物可以通过和金属的复合,利用其所带的正电荷和金属氧化物表面的羟基,来强化对硝酸盐的吸附作用[53]㊂Omorogie等[54]分别将铁㊁锌两种金属和高岭土在真空(VHYCA)下进行复合,得到了Zn-VHYCA和Fe-VHYCA两种金属-粘土矿物复合材料㊂其研究结果表明,与表面活性剂改性的粘土矿物材料相比,通过使用锌进行金属复合而得到的新型材料从水溶液中去除硝酸盐的效率更高,Zn-VHYCA和Fe-VHYCA吸附剂可分别从水溶液中去除98%和85%的硝酸盐㊂一些研究证明,采取双金属复合脱除硝酸盐的效能要优于单金属复合㊂Jia等[55]将硅㊁铝和粘土矿物进行复合,得到了一种Si-Al多孔粘土矿物材料(PCMW),并作为吸附剂用来除去地下水中的硝酸盐㊂结果表明,PCMW吸附硝酸盐的最高容量是5.30mg/g,颗粒内扩散和液膜扩散是吸附进程的两个控制因素㊂Cai等[56]合成一种高岭石负载的双金属Fe/Ni纳米颗粒(K-Fe/Ni)用于同时脱除Cu2+和硝酸盐,结果表明,使用K-Fe/Ni去除Cu2+或硝酸盐是相互影响的㊂具体而言,在200mg/L的Cu2+存在下,硝酸盐的降解率为42.5%,而当不存在Cu2+时,硝酸盐仅还原了26.9%㊂在不存在或存在硝酸盐的情况下,去除Cu2+也获得了相似的结果㊂除此之外,将贵金属(如Pd㊁Pt㊁Ir)和促进剂金属(如Cu㊁Ag㊁In)作为不同的活性组分涂敷在粘土矿物上进行复合,还可以起到催化的作用[57]㊂Yun等[58]将钯㊁铜和硅藻土进行结合,制备出了新型材料Pd-Cu/硅藻土双金属粘土矿物,并且和零价铁联用进行硝酸盐的催化还原㊂在零价铁投加5g/L㊁钯/铜质量比3ʒ1㊁Pd-Cu/硅藻土投加4g/L㊁反应时间2h 的环境中,实现了67%的硝酸盐脱除率和62%的氮气选择性㊂5.2㊀粘土矿物和壳聚糖复合壳聚糖源自于甲壳素,通过去乙酰化处理而得来,存在着生物可降解㊁机械强度差㊁化学稳定性低㊁难以分离等局限性,将壳聚糖与粘土矿物进行复合可显著改良两者的缺陷,提高对污染区的去除性能[59]㊂Kumar等[60]将壳聚糖包埋高岭土粘土结合成了壳聚糖和高岭土复合材料(CSKN),为提高CSKN复合材料的吸附能力和选择性,采用原位沉淀法以及水热法把氧化锆(ZrO(OH)2)包覆于CSKN上得到Zr@CSKN复合材料,并用于去除硝酸盐和磷酸盐㊂研究结果表明:Zr @CSKN复合材料比单个原料表现出更强的去除能力,吸附硝酸盐和磷酸盐的最高容量达到了34.62mg/g和40.58mg/g㊂金属㊁壳聚糖和粘土矿物的共同复合,有时能进一步发挥三者的协同作用,强化对硝酸盐的脱除性能[61]㊂Banu等[62]研究了镧包覆壳聚糖-高岭土(LCK)杂化复合材料的吸附性能和机理,并将其用于水中硝酸盐和磷酸盐的去除㊂LCK杂化复合物具有极高的吸附能力和稳定性,其吸附机制遵循离子交换㊁络合和静电相互作用的机制,对硝酸盐和磷酸盐的吸附容量分别为87.11mg/g和106.48mg/g㊂Cheng等[63]将壳聚糖用作交联剂以将铁㊁铝双金属颗粒负载到膨润土上,制备了Fe-Al双金属壳聚糖膨润土(Fe-Al双金属@弯曲)复合物,用于在低温下有效去除废水及其副产物中的硝酸盐㊂该复合材料在60min内,对浓度为50mg/L 的硝酸盐废水的去除效率约为90%㊂证明了壳聚糖,膨润土和双金属具有优异的协同作用,这可以有效提高反应速率㊁pH缓冲能力㊁减少二次污染和硝酸盐危害㊂5.3㊀粘土矿物和磁性纳米粒子的复合磁回收技术由于不产生絮凝剂和混凝剂等二次污染物,能够在最短时间内处理大规模的废水,是环境修复的替代技术之一㊂粘土矿物与铁的氧化物复合已经被证明能够强化原有的吸附能力㊂Dehestaniathar等[64]将Fe2O3和硅藻土进行了结合,考察了硝酸盐对于Fe2O3/硅藻土上的吸附情况㊂实验结果表明:控制pH 位于4.5,可以最大程度地脱除硝酸盐㊂对于整个吸附剂剂量,去除效率和接触时间表现成比例关系㊂此外,硝酸盐的吸附量同吸附剂浓度之间也存在着相类似的趋势㊂Fe2O3/硅藻土的最佳加入量是5g/L,对于初始硝酸盐含量位于20㊁60和100mg/L,100min后硝酸盐的去除量分别为93%,85%和79%㊂对于具有离子交换特性的粘土矿物,与磁性材料结合能够增强相互作用的静电力,最终导致吸附效能的增强㊂Khatamian等[65]选用了化学共沉淀和超声方法合成了纳米级的Fe3O4/膨润土吸附剂,然后把获得的纳米复合吸附剂用于脱除水和工业废水内的硝酸盐㊂控制pH位于5㊁接触时间90min㊁吸附剂量0.6g㊁最初硝酸盐含量30mg/L的环境中,使用获取的新型材料吸附剂展现出最佳的硝酸盐脱率(79%)㊂另外,对制药厂内工业排水实施了测试,以评估复合材料对BOD和COD的处理能力㊂结果表明,使用2g的合成51。
粘土矿物对储层物性的影响_李娟
中国西部科技２０１１年０８月（上旬）第１０卷第２２期总 第２５５期粘土矿物对储层物性的影响李 娟 于 斌（成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室，四川 成都 ６１００５９） 摘 要：依据化学成分的不同，可将粘土矿物分为五类，高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石、伊利石－蒙皂石和绿泥石－ 蒙皂石混层。
粘土矿物的类型、含量、产状和物理性质对储层的物性有较大的影响，粘土矿物含量越高，砂岩的孔隙度 和渗透率越低，储集性能越差；粘土矿物的产状与油气层的渗透率有密切联系，其中搭桥式对储层的渗透率影响最大； 粘土矿物因其具有膨胀性，对酸敏感性，也严重影响着储层物性。
关键词：粘土矿物；孔隙度；渗透率；含量；产状 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３９６．２０１１．２２．００４ １ 引言 中的绿泥石富含镁、铁，具有较强的酸敏性。
伊利石－蒙皂 石混层和绿泥石－蒙皂石混层以薄膜式贴附在砂岩颗粒表 面，分别具有两种矿物的性质，具有较高的膨胀性。
３ 粘土矿物成岩作用 粘土矿物的演化对储层研究有重要意义，它既可以充在砂岩储层中粘土矿物的组成、含量、产状和分布特 征直接影响到对砂岩储层的评价，它与油层储层敏感性密 切相关，粘土矿物分布的广泛性和特有的物理化学性质， 使它与石油地质和油气田的开发诸多发面联系起来。
不同 类型的粘土矿物与砂岩的渗透率有不同的相关关系，同一 种粘土矿物形态和产状的不同与渗透率相关性也有差异， 基于粘土矿物的重要性及复杂性对其做深入的了解。
２ 粘土矿物的类型与物理性质 根据化学成分的不同，可将粘土矿物划分为五种类 型：高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石、伊利石－蒙皂石和 绿泥石－蒙皂石混层。
高岭石在砂岩孔隙中常以书页状、蠕虫状等各种形态 的集合体形式存在，高岭石具有颗粒大、对砂岩颗粒的附 着力弱两大特征。
蒙皂石常以薄膜式贴附在碎屑颗粒表 面，具有较大的比表面积，在岩层中的存在形态有多种， 有时呈现出波状、褶皱层状等，蒙皂石是膨胀性很强的粘 土矿物。
粘土矿物的定义
粘土矿物的定义《话说粘土矿物》嘿，大家好呀！今天咱来聊聊这个“粘土矿物”。
听起来是不是感觉挺高深莫测的呀？别急，听我慢慢道来，保证让你轻松搞懂。
你说这粘土矿物，其实就像是我们生活中的一些“小机灵鬼”，它们无处不在，但又常常被我们忽略。
你可以把它们想象成一群小小的“魔术大师”，有着各种各样神奇的本领。
粘土矿物呀，就存在于咱脚下的泥土里，它们像是泥土的“小精灵”。
这些小精灵虽然个头小，但是作用可大着呢！它们可以影响着土壤的性质，比如让土壤变得更松软或者更坚固。
想象一下，要是没有这些粘土矿物，那咱的土地说不定就会变得要么软趴趴的像一坨泥巴，要么硬邦邦的像块石头。
而且呀，这粘土矿物还特别会“变脸”。
它们可以根据周围的环境来改变自己的形态和性质。
这就好比一个人能随时根据场合换不同的衣服、摆不同的表情一样，神奇吧？有时候它们是小小的片状，有时候又是细细的纤维状，就像是在玩变装游戏。
再说了，这些粘土矿物对我们的生活影响可大了去了。
比如说在建筑行业，它们就像是建筑的“幕后英雄”。
没有它们，那些高楼大厦可能就没那么牢固啦。
它们就像是给建筑物打下了坚实的基础，让我们能安心地住在里面。
在工业领域呢，它们也发挥着重要的作用。
就像是一群勤劳的小蜜蜂，默默地为各种产品的生产贡献着自己的力量。
说句实在话，以前我还真没太注意这些个小小的粘土矿物。
但现在一想，它们真的是太重要啦！别看它们不起眼，要是没有它们，咱的生活可就会变得不一样咯。
所以呀，下次当你走在泥土地上的时候，不妨想想脚下的这些粘土矿物，它们正悄无声息地为我们的生活做着贡献呢！它们虽然小，但是却有着大大的能量。
这就告诉我们，有时候不要小瞧那些看起来不起眼的东西，说不定它们有着我们意想不到的能力和价值呢！好啦，关于粘土矿物的事儿咱就聊到这儿，大家是不是对这些小家伙有了新的认识呀？。
粘土矿物演化过程
粘土矿物演化过程咱们来唠唠粘土矿物的演化过程，这就像是一场超级有趣的变身之旅呢。
粘土矿物一开始可不是我们看到的这个样子。
它们起源于岩石，就像孩子出生于家庭一样。
岩石在风吹日晒、水流冲刷这些大自然的魔法之下，开始慢慢分解。
这时候的岩石就像一个被逐渐拆碎的大房子，一块一块的材料被剥落下来。
这些剥落的小碎片就是粘土矿物的前身，不过这个时候它们还很粗糙，就像刚刚从树上摘下来的带着刺儿的野果，还不能直接吃，得经过一番打磨才行。
那这些粗糙的小碎片是怎么变成细腻的粘土矿物的呢？这中间有好多神奇的变化呢。
水就像一个勤劳的搬运工，把那些分解后的小颗粒带到各个地方。
在这个过程中，小颗粒们就像是一群在旅途上的小探险家，不断地和周围的环境发生反应。
它们可能会和水里的各种化学物质交朋友，比如说溶解在水里的二氧化碳，这就像在一场聚会上结识新朋友一样。
小颗粒和二氧化碳一结合，就开始慢慢改变自己的结构，变得越来越细腻，越来越像我们认识的粘土矿物了。
随着时间的推移，粘土矿物的演化还在继续。
就像一个人在成长过程中不断学习新技能一样，粘土矿物也在不断吸收和转化周围的物质。
有些粘土矿物会和土壤里的微生物产生互动，这微生物啊，就像一个个小小的魔法师，它们在粘土矿物的身边施展魔法。
微生物分解有机物释放出的各种营养物质，就像魔法的元素一样，被粘土矿物吸收进来，让粘土矿物变得更加丰富和复杂。
这时候的粘土矿物就像是一个装满了宝藏的小盒子，里面不仅有来自岩石的原始成分，还有从外界吸收来的各种好东西。
而且啊，环境的温度和湿度也对粘土矿物的演化有着很大的影响。
如果把粘土矿物比作一个正在睡觉的小动物，温度和湿度就像是它的被子和枕头。
合适的温度和湿度会让这个小动物睡得很舒服，然后健康地成长。
要是温度太高或者太低，湿度太大或者太小，就像给这个小动物盖了一床不合适的被子，它可能就会生病，粘土矿物的演化也就会受到阻碍。
比如说在干旱的地区，水分很少，粘土矿物可能就没办法很好地进行那些需要水参与的化学反应，就像一个厨师没有足够的水来煮饭一样，做出来的饭肯定不好吃，粘土矿物的发育也就不完全。
粘土矿物特征与沉积环境关系的初步探讨
粘土矿物特征与沉积环境关系的初步探讨
粘土矿物是由沉积作用形成的水和沉积物组成的多层粘土质的颗粒组成的复杂
的合成体。
研究发现，粘土矿物特征可能反映出沉积环境的状态和历史，因此，研究粘土矿物特征与沉积环境的关系具有重大的科学意义和应用价值。
通常，沉积环境决定了粘土矿物的形成条件。
沉积环境可分为污染性和非污染性。
污染性沉积环境主要受外界影响，是有毒物质、有害物质和降解产物(如垃圾、废水和空气污染)的混合物，可以影响沉积物形成的粘土矿物的形态和组成，有时
改变粘土矿物的岩石物理参数;非污染性沉积环境，是地质演化和沉积过程中沉积
层发育厚度、粘土矿物形态以及粘土矿物分布和成分特征的唯一决定因素。
有趣的是，粘土矿物体系中均存在不同程度的类型散布，比如以改善质地或休
止条件、以固化物质主体存在形式或有效载体，均可调整表征沉积环境的粘土矿物。
具体而言，粘土矿物可以做到根据污染性和非污染性沉积环境的特征，确定沉积体的沉积程度、沉积体的特殊情况(如矿产资源、工程应用及海岸治理)等。
总之，通过研究粘土矿物特征与沉积环境的关系可以为研究者提供科学依据，
以更准确的意义理解沉积环境的历史，在矿产资源勘查、海洋环境保护及地质工程应用中发挥重要作用。
粘土矿物具有吸水性和可塑性的矿物
粘土矿物具有吸水性和可塑性的矿物粘土矿物是一种重要的地球材料，拥有多种特殊性质，其中最显著的特点是其吸水性和可塑性。
早在古代，粘土就被广泛地用于建筑、陶瓷和艺术品制作等领域。
本文将探讨粘土矿物的吸水性和可塑性的特点，以及其在不同行业的应用。
一、粘土矿物的吸水性粘土矿物由于其独特的结构和化学成分，具有很强的吸水性。
在水分的作用下，粘土矿物能够迅速吸收水分并扩张。
这是由于粘土矿物具有层状结构，每一层之间存在着弱的范德华力，使得水分子能够进入其中。
当粘土矿物与水接触时，水分子会进入粘土层状结构的间隙中，导致矿物的体积增大。
粘土矿物的吸水性使其在许多领域找到了广泛的应用。
在土壤学中，粘土的吸水性能帮助提高土壤的保水能力，使植物能够获得足够的水分。
在建筑行业中，粘土矿物常用于制作吸水砖，这种砖能够吸收大量水分，起到保温、隔热的作用。
此外，粘土在陶瓷和艺术品制作中也有广泛的应用，如陶器和雕塑等。
二、粘土矿物的可塑性除了吸水性之外，粘土矿物还具有出色的可塑性。
可塑性是指粘土在一定水分条件下，能够被加工和塑造成各种形状。
这是由于粘土矿物中的颗粒形状和粒径分布的特殊性。
粘土的颗粒很细小，具有层状结构，这种结构使得粘土矿物能够在水分的滋润下形成胶状粘土，并随着外力的作用而改变形状。
粘土矿物的可塑性使其在建筑和陶瓷行业中得到了广泛的应用。
在建筑行业中，草坪高效排水材料常常采用粘土材料制造。
通过将粘土与适量的水混合，可以形成一种可塑性很强的材料，用于草坪排水层的建设，有效改善了土壤的排水性能。
在陶瓷制作过程中，可塑性是制作陶器的重要特点。
陶艺师将粘土加水后，可以任意塑造出各种形状的陶器。
总结：粘土矿物具有明显的吸水性和可塑性。
其吸水性能使其在土壤改良、建筑材料制作和陶瓷制作行业中得到广泛应用。
可塑性使粘土能够被塑造成各种形状，在建筑和陶瓷领域发挥着重要作用。
了解和应用粘土矿物的这些特点，对于推动相关行业的发展具有积极的意义。
黏土矿物形状
黏土矿物形状
黏土矿物是一种常见的矿石，具有多种形状和结构。
它们通常是由细小的颗粒组成的，这些颗粒可以互相黏合在一起形成块状或颗粒状的结构。
在自然界中，黏土矿物可以以不同的形状存在。
有些黏土矿物呈片状，如膨润土。
膨润土是一种吸水性很强的黏土矿物，在水中会膨胀成片状结构。
这种片状结构使得膨润土可以吸附和储存大量的水分，使其成为土壤改良和涂料工业中重要的原料。
另一种常见的黏土矿物形状是颗粒状。
黏土矿物的颗粒可以是微小的粉末状，也可以是较大的颗粒状。
这些颗粒状的黏土矿物通常具有良好的吸附性能，可以吸附并储存有机物和无机物。
除了片状和颗粒状之外，黏土矿物还可以形成纤维状结构。
这种纤维状结构通常是由微细的纤维组成的，这些纤维可以互相交织在一起形成稳定的结构。
纤维状的黏土矿物常用于制造纺织品和过滤材料，因为它们具有良好的强度和过滤性能。
总的来说，黏土矿物具有多种形状和结构，这些形状和结构决定了它们的性质和用途。
通过对黏土矿物形状的研究和了解，我们可以更好地利用它们的特性，满足人类的需求。
无论是片状的膨润土，颗粒状的吸附剂，还是纤维状的过滤材料，黏土矿物都在各个领域发挥着重要的作用。
这些矿物的形状和结构不仅为我们提供了丰富
的资源，也为人类创造了更好的生活环境。
第二章 第四节 粘土矿物自生与转化
2、高岭石
高岭石族粘土矿物包括高岭石，地开石和珍珠陶土3种矿物。高岭石 族矿物的晶体结构以高岭石为代表。高岭石由一层Si—O四面体和一层Al— （O—H）八面体组成。
3、蒙皂石 现代的用法趋向于建立1个蒙皂石族（Semetite）来代替过去的蒙脱
石族。 蒙皂石又分为蒙脱石（在八面体层中Mg代替Al）和贝得石（在四面
孔隙衬层
孔隙衬层或 孔隙充填 孔隙衬层或 孔隙充填 孔隙衬层
孔隙衬层
孔隙衬层
2-10
2-10 4-150 ， 通 常 4-20 8-40
0.1-10
2-12
2-12
特殊特征
锯齿状或港 湾状鳞片（双 晶？） 锯齿状或港 湾状鳞片（双 晶？） 锯齿状或港 湾状鳞片（双 晶？）
颗粒之间搭 桥 颗粒之间搭 桥 颗粒之间搭 桥
410、蒙皂石与高岭石 （霍6井，1647.02m，大磨拐河组，SEM）
371、粒间大孔隙，颗粒表面贴附蒙皂石 （贝16井, 1334.70m，兴安岭群,SEM）
394、粒间充填伊利石 （乌20井，2073.67m，南屯组，SEM）
395、伊利石贴附颗粒与充填孔隙 （乌20井，2077.09m，南屯组，SEM）
体层中Al代替Si）两个亚组。 蒙脱石有两个四面体层夹1个八面体层组成。
3、伊利石 伊利石并不是一种具体矿物。这个术语表示一组具有云母
构造的粘土矿物，过去称之为水云母。
二、如何区别自生与碎屑粘土矿物
1、识别手段 A 扫描电镜 B 电子探针 C 偏光显微镜 D x射线衍射分析（结晶度，伊利石） E 透射电子显微镜
H2O，Na+，Ca2+
蒙皂石
火山玻璃
＋H2O；—Na+，Ca2+，K+
膨润土矿是人类社会最早利用的非金属矿产之一
膨润土开发与应用湖北省矿产开发总公司一、膨润土简介膨润土矿是人类社会最早利用的非金属矿产之一，如古代人们利用膨润土烧制陶瓷。
现代社会膨润土产品得到更广泛使用，随着科学技术的进步、社会经济的飞跃发展，膨润土资源日益受到世界大多数国家的重视，技术方法不断创新，新产品不断产生，应用领域不断拓展，已经成为一种十分重要的非金属矿产之一。
膨润土是以蒙脱石为主要成分所组成的粘土。
蒙脱石是由纳米级的颗粒组成，国外称其为天然纳米材料，也叫万用粘土。
膨润土又称斑脱岩和膨土岩，是一种含蒙脱石大于60%的优质粘土，它的物理化学性质、性能主要取决于所含蒙脱石的属性和相对含量。
准确的名字应为蒙脱石粘土，习惯称为膨润土。
因为，蒙脱石是在法国蒙摩里隆附近发现的，所以命名为蒙脱石。
但由于在美国蒙大拿州山福塔蒙脱附近首次发现了矿脉，所以又叫斑脱岩。
中国出现的膨润土译名为斑脱岩、般土、皂土、膨土岩等名称。
蒙脱石也称微晶高岭土。
蒙脱石的理论化学成分为：SiO2为66.7%，Al2O3为25.3%，H2O为5%。
粘土矿物的晶体构造单元是硅氧四面体和铝氧八面体。
每个硅氧四面体都有一个硅原子与四个氧原子以相等的距离相连，硅原子在四面体的中心，四个氧原子在四面体的顶角。
铝氧八面体由两层紧堆叠的氧原子和氢氧原子组成，而铝原子位居中心形成八面体。
同样氧原子还能和另外一个铝原子组成另一些八面体。
蒙脱石矿物的晶体结构是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体组成，四面体和八面体由共用的氧原子联结，因此称蒙脱石矿物为2∶1型粘土矿物。
蒙脱石矿物晶体结构特点是：⑴重叠的晶胞之间是氧层和氧层相对，期间的作用力是弱的分子间力。
因此，晶胞间联结不紧密，易分散。
在极性水分子或外界力的作用下，晶胞之间会产生相对运动而剥离。
⑵蒙脱石矿物晶格的同晶置换现象很多，即铝氧八面体中的铝离子可被镁、铁、锌等离子所置换，置换率可到达20%～35%。
硅氧四面体中的硅离子也可以被铝离子所置换，置换量较小，一般小于5%。
2023年粘土矿物行业市场前景分析
2023年粘土矿物行业市场前景分析一、行业概述粘土是一种由黏土矿物组成的泥质岩石，主要包括膨润土、伊利石、滑石、高岭土等。
粘土矿物具有优良的物理化学性能，是一类具有广泛用途的非金属矿物资源。
粘土的应用范围广泛，包括建筑材料、陶瓷、涂料、塑料、橡胶、纺织、制革、造纸、食品、药品等领域。
二、市场分析1.需求市场分析随着人们生活水平的提高，对粘土矿物的市场需求不断增加。
在建筑材料领域，粘土可制成砖、瓦、陶管、陶板等，用于建筑房屋。
在制陶过程中，粘土的化学成分可以根据需要进行调整，使制品有各种颜色、形状和质地。
在涂料、塑料、橡胶领域，粘土可作为防火剂、流平剂、增稠剂、增韧剂等使用。
在纺织、制革、造纸领域，粘土与其他化学品搭配使用，能使产品的品质提高，减少生产成本。
2.供给市场分析我国粘土矿物资源丰富，主要分布在山东、江苏、浙江、安徽、河南等地。
其中，膨润土比较常见，目前我国年产量已达数百万吨。
此外，我国的高岭土也居世界前列。
我国粘土矿物的生产技术逐步提高，产品品质得到了保证。
三、市场前景分析1.国内市场前景分析近年来，我国建筑业、汽车工业、电子工业、塑料工业等行业快速发展，对粘土矿物等非金属矿物产品的需求大幅增长。
随着人们对生活质量的要求越来越高，粘土产品在全国各地的应用范围也越来越广泛。
未来，我国粘土矿物行业将在创新发展的道路上继续砥砺前行，开拓新的市场空间。
2.国际市场前景分析在国际市场上，粘土矿物的应用范围也越来越广泛。
在发达国家，粘土产品主要用于高新技术领域和环保材料研究。
未来，随着环保意识的增强以及新能源技术的不断引进，粘土材料的应用前景将更加广阔。
综上所述，粘土矿物行业是一个具备广阔市场前景的行业。
随着我国经济的发展，粘土矿物产品的应用领域也在不断拓展。
未来，粘土矿物行业将继续保持快速增长的势头，并在创新方面取得更大突破。
黏土矿物在地质工程中的应用研究
黏土矿物在地质工程中的应用研究在地质工程中，黏土矿物是一种重要的材料。
黏土矿物常见于地球表面的岩石和土壤中，其特殊的物理化学性质使其在地质工程中具有广泛的应用。
本文将探讨黏土矿物在地质工程中的应用研究。
首先我们来了解一下黏土矿物的基本特性。
黏土矿物主要由铝硅氧化物组成，颗粒细小而多孔，具有很强的吸附性能和可塑性。
这些性质使得黏土矿物适用于处理土壤的强度、渗透性和膨胀性等问题。
黏土矿物在地质工程中广泛应用于土壤加固和基础建设领域。
黏土矿物的吸附性能可以吸附周围环境中的水分和有害物质，从而提高土壤的稳定性和可持续性。
例如，在道路基层处理中，黏土矿物可以通过形成水泥性物质的黏性粘土胶凝剂来提供土壤的强度和稳定性。
此外，黏土矿物还可以用于土壤的渗透性调控。
在地质工程中，土壤的渗透性是一个重要的参数，它决定了地下水的流动和土地的排水能力。
通过调整黏土矿物的含量和分布，可以改变土壤的孔隙结构和孔隙率，从而改善土壤的渗透性。
这在治理地下水位过高和预防土壤液化等方面有着重要的应用。
此外，黏土矿物还可以用于土质地基的加固和稳定。
在建筑工地中，往往会遇到松散和不稳定的土壤地基，这对建筑物的安全性和稳定性造成了严重的威胁。
黏土矿物可以通过与土壤颗粒的结合来增加土壤的粘聚力和剪切强度，从而提高土壤的承载能力和抗剪强度。
这在土地开发和大型工程建设中具有重要的意义。
值得一提的是，黏土矿物在环境工程中也有着广泛的应用。
由于黏土矿物的吸附性能，它可以用于水质处理和废水处理。
对于富含重金属离子的废水，黏土矿物可以通过吸附作用将有害物质从水中去除。
这为水质改善和环境保护提供了新的途径。
总之，黏土矿物在地质工程中具有广泛而重要的应用价值。
通过调控土壤的强度、渗透性和稳定性，黏土矿物可以有效提高地下工程和土地开发的安全性和可持续性。
此外，黏土矿物在环境工程和水质处理中也有着重要的应用。
对于地质工程师来说，深入研究和应用黏土矿物的特性和性能，将有助于解决地下工程和土地开发中的难题，为人类创造更安全、更宜居的生活环境。
第二章粘土矿物
非收缩型粘土矿物
水镁石对晶层的静电引力
五、海泡石
海泡石族矿物〔俗称抗盐粘土〕包括海泡石、凹凸棒石 等。是铝和镁的水硅酸盐，其晶体结构常为链层状。它由2:1层 型的晶体结构每隔6个硅氧四面体做180º翻转，并沿a轴延伸而 成。发生平行与a轴的通道。
特点：含较多的吸附水，具有较高的热动摇性〔加热到 350℃晶体结构仍无变化〕，在海水和饱和盐水中水化收缩状况 简直完全一样〔良好的抗盐性〕。因此，用它配制的钻井液用 于陆地钻井和钻高压盐水层或盐岩层具有很好的悬浮功用。
第二章粘土矿物
2021年7月24日星期六
粘土的定义
2μm 。在水中具有分散性、带电性和离子交流性。 粘通常土以矿为物粘土就是是由通极细常的构粘成土矿岩物石组和成，土其壤颗细粒小粒于局部〔<2μm〕的
主要成分的矿物。普通状况下粘‘’土矿物是细分散的、含水的 层状结构硅酸岩矿物和层链状结构硅酸岩矿物及含水的非晶 质硅酸岩矿物的总称。
引伸概念
粘土矿物区分由上述两种基本结构层堆叠而成。 层间域：当两个基本结构层重复堆叠时，相邻基本结构层 之间的空间； 粘土矿物的单位结构：基本结构层加下层间域； 层间物：存在于层间域中的物质；假定层间物为水时，那么称 为层间水，假定层间域中有阳离子，那么称为层间阳离子。
粘土矿物
粘土矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、坡缕石等。
为了平衡电价而结合的阳离子Fra bibliotek可以相互交流的，称为可交流阳离子。
很少晶格取代
很少的可交流阳离子
氢键
非收缩型粘土矿物
粘土矿物
二、蒙脱石〔Montmorillonite〕 基本结构层是由两个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，2:1层型粘土矿物
粘土矿物的重要性与应用
粘土矿物的重要性与应用粘土矿物是一类具有层状结构的矿物，由于其分散性好、化学活性强、吸附性能优异，被广泛应用于工业、农业、环境、生物等领域。
1、工业领域粘土矿物在工业领域的应用主要包括陶瓷、建筑材料、塑料、纺织、造纸、沥青、涂料等多个方面。
陶瓷领域：粘土矿物是陶瓷的基本原料之一，具有很强的塑性和可塑性，可以制作出瓷器、卫浴、陶艺品等。
建筑材料领域：粘土矿物作为建筑材料的主要原料之一，它可以制作砖、瓦等建筑材料，同时还可以用于墙体装饰、地板材料等。
塑料领域：粘土矿物是高分子材料增强剂的重要组成部分，能够提高塑料的强度和硬度，使其更加耐用。
纺织领域：粘土矿物可以作为纺织品的染整剂，能够增加面料的柔软性和吸湿性，使得衣服更加舒适。
造纸领域：粘土矿物可以作为造纸原料，通过其良好的分散性和吸附性能，可以减少纸浆中的杂质，提高纸张的质量。
涂料领域：粘土矿物在涂料中作为填料或稠化剂，可以增强涂料的附着力和耐候性，提高涂料的遮盖力，同时还可以防火、防腐蚀。
2、农业领域粘土矿物在农业领域的应用主要包括土壤改良、水源、饲料添加剂等方面。
土壤改良：粘土矿物具有良好的吸水性和保水性，能够增加土壤的肥力和抗旱能力，促进作物的生长。
水源：粘土矿物可以作为净水剂，通过其强大的吸附性能，吸附水质中的有害物质，净化水源。
饲料添加剂：粘土矿物可以增加动物的食欲，促进动物的生长，同时还可以抗病毒，提高动物的免疫力。
3、环境领域粘土矿物在环境领域的应用主要包括环境污染治理、废水处理、工业废气处理等方面。
环境污染治理：粘土矿物可以作为吸附剂，吸附空气或水中的有害物质。
例如，在某些国家，由于环境污染严重，人们采用一种名为“土壤铺盖法”的方式，通过利用粘土矿物吸附有害物质，来治理污染。
废水处理：粘土矿物可以作为废水处理的原材料，通过其吸附性能可以去除水中的废物，提高水质。
工业废气处理：粘土矿物可以吸附和分解工业废气中的有害物质，净化大气，改善环境。
粘土矿用途
粘土矿用途粘土矿是一种常见的矿石资源，具有广泛的用途。
它主要由黏土矿物组成，包括蒙脱石、伊利石、高岭土等。
下面将介绍粘土矿的几种主要用途。
1.陶瓷制造粘土矿是制作陶瓷的重要原料。
由于其粘合性和塑性，粘土矿可以用来制作陶瓷原料，如陶土、瓷土等。
经过成型、干燥、烧结等工艺，粘土矿可以制成各种陶瓷制品，如瓷器、陶器、砖瓦等。
这些陶瓷制品在日常生活和工业生产中都有广泛的应用。
2.建筑材料粘土矿也是一种重要的建筑材料。
由于其良好的塑性和可塑性，粘土矿可以制成各种建筑材料，如黏土砖、粘土瓦等。
这些建筑材料具有良好的保温性能和隔热性能，能够有效地节约能源。
此外，粘土矿还可以用来制作涂料、防水材料等，提高建筑物的防水性能和耐久性。
3.填料和增稠剂粘土矿还可以作为填料和增稠剂使用。
由于其颗粒细腻、吸附性强，粘土矿可以用来制作涂料、油漆、胶粘剂等，提高其粘合性和流变性。
此外，粘土矿还可以用来制作塑料、橡胶等材料，提高其加工性能和强度。
4.土壤改良剂粘土矿可以用作土壤改良剂，改善土壤的物理性质和化学性质。
由于其颗粒细小、吸水性强，粘土矿可以增加土壤的保水性和肥力，提高作物的产量和质量。
此外，粘土矿还可以吸附土壤中的有害物质，净化土壤环境。
5.涂料和颜料粘土矿可以用来制作涂料和颜料。
由于其颜色多样、颗粒细腻，粘土矿可以作为颜料使用，用于绘画、印刷等领域。
同时，粘土矿还可以用来制作涂料，提高涂料的遮盖性和耐久性。
粘土矿具有广泛的用途，在陶瓷制造、建筑材料、填料和增稠剂、土壤改良剂、涂料和颜料等领域都有重要的应用。
随着科学技术的不断发展，粘土矿的应用领域还将不断拓展，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
粘土矿物的制备与应用
粘土矿物的制备与应用粘土是一种常见的可塑性矿物，由于其吸水性、塑性、粘性等特性，在建筑、冶金、化工等领域有着广泛的应用。
本文将从粘土的制备和应用两个方面，探讨粘土在不同领域的独特性能和作用。
一、粘土的制备粘土的形成是因为地壳内的岩石在经历长时间、高温、高压、水分充足、微生物作用等因素的作用下，其中的铝、镁、铁等元素发生了化学反应，形成了一种层状结构的矿物质。
根据其成分和化学结构的不同，可以分为伊利石、蒙脱石、滑石、膨润土等几种类型。
在实际工业生产中，粘土的制备更多依靠于挖掘自然矿藏或回收经过处理后的粘土资源。
比如，膨润土就是一种高岭土经过加热和干燥后，在水分作用下膨胀而成的矿物。
制备膨润土的过程中需要对原矿进行粉碎、洗涤、分级等工艺，然后进行加热、干燥和膨胀处理。
这样得到的膨润土具有较好的吸附、离子交换等功能，可广泛用于油田开发、土壤修复、废水处理、纸张、涂料等行业。
另一种常见的粘土——伊利石，则具有较好的吸附和催化性能。
制备伊利石的过程中，需要将原矿进行过滤、粉碎、洗涤、干燥等处理，然后进行酸处理或碱处理，以破坏其层状结构。
处理后的伊利石可以应用于吸附、催化、制备纳米材料、制备复合材料等方面。
二、粘土的应用1.建筑材料中的应用粘土材料在建筑领域被广泛应用。
比如，在建筑保温和防水方面，膨润土可以作为防水材料和保温材料的成分，用于涂料、沥青等的制备。
伊利石还可以制备具有高吸附性能的复合材料，用于室内空气净化和除臭。
2.土壤修复中的应用由于粘土材料吸附性能好、能够吸附和去除有害物质，因此被广泛应用于土壤修复领域。
可通过添加膨润土或伊利石等材料，将土壤中的重金属等有害物质吸附和净化，改善土壤环境，达到除污治理目的。
3.化工材料中的应用粘土材料具有优异的吸附性能和层状结构，在某些化学工艺中具有特殊的应用。
比如，伊利石由于其层状结构，可以制备纳米层状材料，可用于制备纳米材料和纳米复合材料。
此外，粘土材料还可以用于制备涂料、胶黏剂、接枝共聚物等材料。
黏土矿物对土壤结构与力学性质的影响
黏土矿物对土壤结构与力学性质的影响引言:土壤是地球上独特而重要的自然资源之一，对于农业、生态系统以及城市建设至关重要。
而土壤的结构和力学性质，则是决定其水分保持能力、抗压能力以及植物生长的关键因素之一。
在土壤中，黏土矿物起着重要的作用，对土壤结构和力学性质具有深远的影响。
本文将探讨黏土矿物对土壤的这些影响。
黏土矿物与土壤结构的关系:黏土矿物是土壤中具有特别粘性的细颗粒物质，其主要成分是硅酸盐矿物。
这些黏土颗粒之间存在着强大的静电吸引力，使得它们在土壤中聚集成颗粒团。
这些颗粒团相互连接形成水稳定的宏观结构，被称为团聚体。
而这种结构的稳定性是由黏土矿物的特殊性质所决定的。
首先，黏土矿物具有较小的颗粒尺寸和较大的比表面积。
由于比表面积大，黏土矿物能更有效地吸附和保持大量的水分和养分，并且提供给作物所需的水分和养分。
其次，黏土矿物具有一定的膨胀性。
当黏土矿物吸附水分后，它们的体积会增大，从而促进土壤团聚体的形成，增强土壤的结构稳定性。
另外，黏土矿物颗粒之间的静电吸引力会进一步增强团聚体的稳定性。
黏土矿物与土壤力学性质的关系:黏土矿物对土壤的力学性质也具有重要影响。
土壤力学性质是指土壤在外力作用下的变形和破坏行为。
黏土矿物的特殊性质使得土壤具有较好的抗压能力、剪切性能和承载力。
黏土矿物的颗粒之间的静电吸引力和颗粒尺寸的微观结构使得土壤具有较高的抗压能力。
在应力作用下，黏土矿物颗粒之间的相互作用会阻碍土壤颗粒的移动和重排，从而增加土壤的密实性，提高土壤的承载能力。
此外，黏土矿物还可以吸附土壤颗粒表面的水分，形成润滑薄层，并提高土壤的剪切强度。
因此，黏土矿物的存在有助于土壤抗压性和剪切性的提高。
除此之外，黏土矿物还能影响土壤的水分保持能力。
黏土矿物颗粒上的负电荷可以吸附和保持大量的阳离子和水分，形成土壤颗粒表面的可逆水分吸附层，使得水分在土壤中更加稳定。
这种水分状态的稳定性使得土壤能够更好地满足植物对水分的需求，并减少水分的流失。
水泥配料用粘土矿开发利用方案
水泥配料用粘土矿开发利用方案水泥是建筑材料中的重要组成部分，广泛应用于各种建筑工程中。
水泥的配料是保证水泥质量稳定的关键环节之一，而粘土矿是水泥配料中的重要原料之一。
本文将探讨粘土矿的开发利用方案，以提高水泥生产的效率和质量。
一、粘土矿的特性分析粘土矿是一种天然矿石，主要成分为含铝硅酸盐矿物，具有粘结性和塑性。
在水泥生产中，粘土矿可以起到补充石灰石和粉煤灰等原料的作用，调整水泥的化学成分和物理性能。
二、粘土矿的开发利用方案1. 原料选矿：选择合适的粘土矿石作为水泥的原料，需要考虑矿石的矿物组成、化学成分、颜色、粘度等因素。
同时，对矿石进行研磨、筛分等工艺处理，以提高原料的可利用性。
2. 粘土矿的掺入比例：确定粘土矿的掺入比例是提高水泥质量的关键。
过高的掺入比例会影响水泥的强度和稳定性，过低则无法发挥粘土矿的优势。
需要通过实验和数据分析，确定最佳的掺入比例。
3. 粘土矿的烧结：粘土矿需要经过烧结处理，将其转化为水泥熟料。
烧结温度和时间的控制对水泥质量影响较大。
合理的烧结工艺可以提高水泥的强度和稳定性。
4. 粘土矿的磨矿：经过烧结的矿石需要进行磨矿处理，使其达到所需的粒度和表面积要求。
磨矿工艺的优化可以提高水泥的细度和活性，增加水泥的早期强度和耐久性。
5. 粘土矿的配料控制：粘土矿作为水泥的原料之一，需要与其他原料进行合理的配料控制。
在配料过程中，需要考虑原料的质量、比例和配料精度等因素，以确保水泥的化学成分和物理性能符合要求。
6. 粘土矿的质量控制：开发利用粘土矿的关键是保证其质量的稳定性。
通过建立完善的质量控制体系，加强原料进货检验和生产过程监控，确保粘土矿的质量符合水泥生产的要求。
三、粘土矿开发利用的优势1. 资源丰富：粘土矿作为广泛分布的矿石之一，资源丰富，开发利用具有较大的潜力。
2. 能源节约：粘土矿的开发利用可以减少对石灰石等原料的需求，从而节约能源和减少环境污染。
3. 降低成本：粘土矿的开发利用可以降低水泥生产过程中的成本，提高企业的竞争力。
第二章 第四节 粘土矿物自生与转化
+
C
14）分散的孔隙充填
X
C
15）裂隙充填
+
R
16）缺乏早期成岩结核
+
C
17）覆盖较早阶段形成的成岩组分
+
C
18）纹理横向突然终结
+
R
19）单个板片放射状排列
O
C
20）medial suture
O
R
21)在颗粒接触处附近的搭桥
+
C
X-不可靠；O-通常可靠；+-非常可靠；R-罕见；C-常见；U-ubiquitous；？-未知
硅氧四面体由一个硅和四个氧组成。硅位于四面体的中心，氧位于 四面体的角顶，每个四面体以底部二个角顶的氧原子与相邻四面体所共用、 在二维平面内构成具有六角网格的硅氧四面体层，每个四面体顶端剩下一 个带自由电荷的活性氧，并位于四团体层的同一侧。
铝氧八面体主要是由铝与氧和氢氧离子的八面体配位构成的，即 铝位于八面体中心．氧或氢氧离子位于八团体角顶(上下各三个)，当它们 连接成片时，便形成了八团体层。
323、孔隙中共生绿泥石与次生石英 （霍3井，2028.94m，布达特群，SEM）
324、颗粒表面共生绿泥石与次生石英 （霍3井，2028.94m，布达特群，SEM）
A绿泥石
三、自生粘土矿物的形成机理
表 3—8 砂岩成岩过程中粘土矿物的成岩反应（Pttijohn，1982）
形成的粘土矿物
先驱矿物
为什么蒙皂石能够转变成伊利石？ 晶体结构上式相似：二者都由两个四面体层和一个八面体层组成 层间充填差别：蒙皂石层间充填的是水分子
伊利石层间充填的是钾离子 蒙皂石转变成伊利石的首要条件是：在钾离子存在的条件下脱去水层， 其反应式如下：
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２００５年第二期
国土资源导刊粘土矿与生活黄镜友
５８为企业改制服好务。
２００３年，汨罗局在处置原
国营工业供销公司的土地时，本着积极主动的原则，
用足政策，通过挂牌公开拍卖，结果拍出价格高出原
底价５６万元，为该厂赢得了更充足的安置资金。
近
两年，他们先后共对全市４３家改制企业土地资产进
行了处置，涉及土地９３宗，安置下岗职工２１２０人。
为“三农”服好务。
农业、农村、农民的问题是
关系治国之大事，汨罗局把搞好“三农服务”作为一
项重要工作来抓。
一是为农民建房服务，以最快的速
度办好审批手续，按最低标准收取规费，大力规范农
民建住房收费，减轻农民负担。
二是办好建整扶贫
点，近两年汨罗局为办好建整扶贫点，共投资２０万
元。
三是做好征地拆迁工作。
汨罗市新工业区在新书
村征地６００多亩，拆迁民房５２栋，针对征地拆迁工
作中的具体问题，局长易长庚同志深入村组，与办点
的同志一道走访了６００多家农户，调查研究，帮困解
难，真正做到权为民用，情为民系，利为民谋。
春回大地，新的一年又从这开始了。
承载着盛誉
的汨罗国土资源人将以“而今迈步从头越”的气概，
一如既往地守望着他们的职责，用智慧和汗水在大
地上谱写新的春秋。
VOL.2 No.2
Ｌａｎｄ ＆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｈｅｒａｌｄ用作氮肥的固氮剂，使氮肥的有效期得以延长，从而增产１０％～１５％。
粘土矿还是良好的饲料添加剂，在饲料中加入５％～６％的粘土矿矿粉，可节约饲料粮５％～６％。
据研究，饲料加入粘土矿添加剂后，除能节约饲料粮外，还能为猪等牲畜提供身体所需要的多种营养元素，能润滑肠胃，增加饲料在肠胃内的滞留时间，使其充分吸收营养，促进生长发育。
这种添加剂，对喂养其它禽畜也同样有效，能促进肉质的品质和产量的提高。
据统计，牲猪吃了这种饲料后，每日少耗饲料粮５％～６％，日增重达１１％～１５％，缩短喂养期１５～２０天，经济效益明显。
在工业方面，粘土矿用途也很广。
如橡塑工业，
必需用粘土矿粉作填充剂和补强剂，这样才能增加其强度和耐磨度。
每吨矿粉售价可达１４００～２８００元。
铸造工业上，要用粘土矿作型砂的粘结剂；机修工业必须用粘土矿粉作油污的清洗剂。
在环保工业方面，需用粘土矿物作污水的吸毒剂和重金属离子的吸附剂等。
含铝较高的粘土矿则是高铝耐火材料和生产硫酸铝的原料。
特别要指出的是，粘土矿中的海泡石粘土矿，它是海洋钻探和超深钻井所必需的泥浆剂。
只有海泡石泥浆粉做的泥浆，才能在海水中和超高温条件下做到不解体，这是海泡石粘土矿的特有的品质，是其它粘土矿所不能替代的。
（本文作者系湖南省地质矿产勘查开发局高级工程师）
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陶器：是指用粘土成型，经７００℃～８００℃的炉温焙烧而成的无釉或上釉的日用品和陈设品。
具有音哑、不透明、吸水等特点。
按粘土所含成分的不同，胚体呈白、青、褐、棕等色。
最早出现于新石器时代，有灰陶、红陶、白陶、彩陶、黑陶等。
随着制陶术的发展和提高，其后又出现了印纹硬陶、
铅釉陶、三彩陶等。
瓷器：是指以含高岭、长石、石英成分的瓷土为原料制坯，轮制成型，器表施釉，经１２００～１３００℃高温烧成的器皿。
具有胎质细腻坚硬、有瓷质光泽、薄层透光、吸水率低或不吸水、抗弯强度高，釉层在０．１ｍｍ以上薄厚均、釉质光亮匀净、釉色纯正、敲
击时有铿锵的金属声等特点。
粘土矿是由自然界的岩石和矿物，经过长期风化形成的比较微细的颗粒组成。
若含铝质成分较高时，可叫铝质粘土矿，含镁较高时叫镁质粘土矿，含铁锰质较高时就叫红土矿。
其用途依它的成分不同而异，粘土矿是其总称，属于非金属矿范畴。
它虽然不像黑色金属、有色金属和贵金属矿那样受人重视，但它与人们的生活却有着甚为密切的关系。
如盖房子用的砖瓦，是用粘土煅烧而成；吃饭用的碗碟，喝水用的茶壶、茶杯是由瓷土（高岭土）烧制而成；办公和学习用的白纸，在生产中要涂刮以微细高岭土粉，否则就不白净和光滑；生产卷烟时，在过滤咀中配用粘土吸附剂，可把烟卷中的焦油吸附至１２毫克以下，这样有利于提高烟质等。
我国是世界上开发利用粘土矿最早的国家。
早在５０００～６０００年前的新石器时代遗址中就挖掘有陶片，是最好的证明。
我国古代人们在开发利用粘土矿方面，积累了丰富的经验。
如江苏省宜兴县，是世界著名的紫砂壶之乡，紫砂壶即是用陶质粘土做原料烧制而成的。
当地的考古资料证明，生产紫砂陶器已有５０００多年的历史。
在紫砂陶器具中，以紫砂茶壶最为有名。
该种茶壶有一定的机械强度和孔隙度，但盛茶水却不渗漏，而且壶壁能吸附茶汁，因此在空壶中注入开水也能有茶香。
紫砂壶还具有“泡茶不走味、贮茶不变色、盛暑茶不馊”等特点。
茶壶使用愈久，愈发光亮，且泡出的茶愈能发出醇郁芳香。
紫砂壶还可置于火炉上炖茶，寒冬腊月注入开水也不会炸裂。
因此，紫砂壶自古以来，一直倍受中外品茶人的青睐。
北宋诗人梅
尧臣以诗赞曰：“小石冷泉留早味，紫泥新品泛春华”。
紫砂壶因这些特征分别于１９２７年巴拿马赛会、１９３２年芝加哥博览会和１９３５年伦敦国际艺术展览会上获得金质奖章
及奖状。
高岭土矿又叫瓷泥矿，是粘土矿的一种，因产于江西省景德镇高岭村而得名。
据史载，我国早在北宋年间（公元１００４～１００７年），于江西省景德镇一带就生产瓷器了，以后逐渐传至全国。
湖南省衡阳界牌所产的高岭土质量最好，曾行销全国１００多家瓷厂。
界牌瓷厂用这种瓷土生产的瓷器，享有“白如玉、薄如纸、明如镜、声如磬和万里无云”的美誉，其产品曾畅销６０多个国家和地区。
除此之外，粘土矿与人们生活有着密切的间接关系。
例如，在酿酒过程中，用粘土矿净化酒中的葡萄糖和蛋白
质残渣等杂质，保持酒质的纯净。
在味精生产过程中，则用粘土矿吸附味精母液中的铁、铅、砷等重金属离子等杂质，确保产品的质量。
在医药生产中，也要用粘土矿物作离子交换剂、净化剂、发亮剂以及充填剂、载体等。
食用油脂的脱色和净化也借助于粘土矿。
在农业方面，粘土矿可用作肥料或农药的载体，也可５９ 资源与生活。