膨润土在环境领域的应用
改性膨润土在废水处理中的应用
摘要：本文介绍了膨润土的吸附原理，简介了膨润土的几种的改性方法及改性
膨润土在废水处理中的应用，并探讨了影响膨润土吸附效果的几个因素。
关键词：膨润土吸附作用废水处理
1 前言
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的粘土, 分布广, 储量大, 是我国的优势矿种。膨润土在水处理中的应用可追溯到20 世纪30 年代。1934 年Smith[1]发现蒙脱石能从水中吸收有机阳离子。60 年代膨润土逐渐用来吸附处理水中的有机物[2]。80 年代以来,膨润土在环保中的应用取得了较大进展,。其中, 用于废水处理的研究报道最多, 如用于处理味精废水、印染废水、煤气洗涤废水、造纸废水、含有机物废水等。将膨润土用于处理含重金属离子废水的研究相对较晚, 但进展很快。近十多年来不断有新的研究成果发表。本文就（改性）膨润土吸附重金属离子的机理、影响因素和目前研究存在问题作一些探讨。
2 膨润土的基本性能及对重金属离子的吸附机理
膨润土的特性取决于蒙脱石特有的结构,组成（Na,Ca）0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.H2O，
其理论化学成分为SiO
266.72%,Al
2
O
3
28.53%,H
2
O5%。蒙脱石是2 ∶1型粘土矿物,
为铝或镁的硅酸盐[3]。其晶体是由两层Si-O
4四面体夹一层Al-O
6
八面体组成基
本结构的单元层, 层与层之间存在着层间物质, 包括阳离子、水分子、羟基和水络合物等。晶层负电性主要通过静电引力吸附的K+、Na+、Ca2+等层间阳离子来平衡,这些层间阳离子具有可交换性。另外, 蒙脱石晶体边缘破键, 在pH > 7 时端面带负电荷, 也可吸附少量阳离子。因而能吸附水中带正电荷的离子和微粒。此外, 蒙脱石矿物晶粒细小, 具有较大比表面积, 因此还可通过范德华力或化学键作用吸附溶液中某些溶质。蒙脱石较高的阳离子交换容量(CEC)（80-120 meq/100g）和良好的吸附性能为膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用奠定了良好的基础。
根据蒙脱石层间交换阳离子的种类和含量, 将天然产出的膨润土分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土和铝氢基膨润土四种类型，常见为钙型和钠型。蒙脱石与水中重金属离子的交换反应原理可简单表示为:
M – X+ + Y+ = M – Y+ + X+ (1)
式中M 为蒙脱石, X+为蒙脱石层间阳离子,Y+为水体或环境中的阳离子。
离子交换是同电性离子之间的等电量的交换作用, 属化学计量反应, 符合质量守恒定律, 交换和吸附是可逆的。一般来说, 加大代换阳离子浓度即可提高交换量。阳离子电价和水化能越高代换性能越大, 被代换性也就越差。几种常见阳离子在浓度相同条件下交换能力顺序为: Li+ < Na+ < H+ < K+< NH4+ < Mg2+ < Ca2+ < Ba2+。阳离子在蒙脱石交换位置上的饱和度也影响其可交换性, Ca2+在饱和度越低的状态下越难被取代, 而Na+则相反[4]。
3 膨润土的改性方法
3.1 酸性改性
对膨润土进行酸处理，酸与硅酸盐发生物理化学反应，首先是蒙脱石层间的Na+、K+、Mg2+和Ca2+等阳离子转化为酸的可溶性盐类而溶出，从而削弱了原有层间的键能，使层状晶格间距扩大，活性表面增加。而酸中的H+又可以取代晶格表面阳离子，但又可被溶液中的阳离子交换出来。另外，酸还可以去除膨润土通道
中的杂质。在一定范围内，随酸溶液浓度的增大，处理后的膨润土的吸附性能也能增强，但当酸度达一定浓度后吸附能力随酸度的增大基本无变化。经酸化改性后的膨润土称之为活性白土或漂白土。
3.2 钠化改性
其是在一定条件下，加入改性剂，并经过一定的加工处理，使非钠性基膨润土转变为钠基膨润土。如由钙基膨润土制备钠化膨润土（简称钠土）的反应过程如下：
-Bent+Ca2+
Ca-Bent+2Na+→Na
2
膨润土的钠化的主要方法有悬浮法、陈化法、挤压法等。由于挤压法改性效果较为显著，所以是20世纪70年代以后国外常采用的钠性改性方法。
3.3 有机改性
有机膨润土一般通过对无机膨润土的有机改性而得到的。因为膨润土的阳离子交换性及其蒙脱石特殊的结构特点，使得膨润土具有吸附有机化合物的能力，成为界面变性的理论基础。有机改性包括了化学改性和物理吸附改性。化学改性是利用阳离子的交换作用而进行的，其结合力是共价键和离子键。而物理吸附改性一般是采用晶格表面的单分子吸附，其作用力是范德华力。
3.4 交联改性
交联膨润土是交联剂中的聚合羟基金属阳离子借离子的交换作用进入到膨润土的层间，把膨润土内的层与层撑开，从而形成了粘土层间化合物，进一步加热，最终会脱出羟基成为稳定氧化物柱体的层柱结构的新物质。
3.5 培烧改性
高温培烧的主要目的是使膨润土失去表面水、水化水和结构中的结合水以及空隙中的一些杂质，减少水膜对污染物的吸附阻力，有利于吸附质分子的扩散，使膨润土的吸附性能发生变化。但培烧温度不能超过500℃，时间以2小时为宜，否则会破坏有利于吸附的构造，导致膨润土卷边片状结构烧造、堆积，反而降低孔隙率和孔径，也增加了处理成本。其主要方法有马弗炉加热和微波加热等[5]。
4 改性膨润土在工业废水处理中的应用
到目前为止，改性膨润土吸附剂在各类废水处理尤其是工业废水处理中的应用均有研究，改性膨润土可广泛用于去除废水中重金属离子、芳香族化合物、有毒难生物降解有机物、脱磷、除臭等。
4.1 去除重金属离子
重金属离子废水主要来源于金属矿山、冶炼、电解、电镀等工业。重金属离子的理想处理途径是回收利用，改性膨润土吸附剂可在再生过程中释放被吸附离子供回收利用。刘博林[6]等的研究表明改性的膨润土比未改性的膨润土对金属离子的吸附率提高近20个百分点。
4.2 去除有机污染物
改性膨润土吸附剂可用来处理各类有机废水，可吸附非极性有机物、极性有机物以及各类有毒和难生物降解有机物。国外Mortland等研究了季铵盐改性膨润土对水溶液中苯酚和氯苯酚的吸附行为，结果表明，长链烷基铵改性膨润土可去除可溶性苯酚和氯苯酚等。C.Breen and R.Watson用季铵盐聚合物改性膨润土，并研究了其去除有机物的情况。采用氯化十六烷基吡啶（CPC）和溴化十六烷基三甲铵（CTMAB）改性膨润土处理废水中的硝基苯，结果得出25℃对硝基苯的去除率为50%-60%。用硫酸铝改性膨润土制得出臭剂，吸附性能大大增加，基本上可取代或部分取代活性炭。
4.3 处理印染废水
印染废水种类很多，有机物含量高、浓度大、色度大，具有抗氧化性、抗光性和高化学稳定性，是一种难处理的工业废水。膨润土经过转型和改性，使膨润土在水中由单晶片形成层状缔和结构，从而在缔和颗粒之间形成吸附容纳有机大分子的空间，增大了晶体面间距和膨润土的比表面积，这是能大幅度提高处理染料废水的根源[7、8]。
4.4 脱磷
含磷废水排入水体，会引起湖泊和海洋的富营养化，严重时，引起水体发臭，鱼类死亡，严重影响了水体环境，对含磷废水的净化，多采用化学法或生物法[9]。但均存在一定的缺陷，近年来用改性膨润土吸附处理含磷废水已有报道。孙家寿等采用铝交联蒙脱石吸附脱磷，当其用量为9.0g/L时，对磷去除率可达100%。
5 膨润土吸附重金属离子的影响因素
5.1 温度对膨润土吸附重金属离子的影响
在100 ℃以下, 升高温度有利于提高对重金属离子的吸附效率。当温度从20 ℃升高到60 ℃, 吸附率可以提高15 %～25 %。温度的升高使溶液中的离子运动速度加快, 促进了离子的交换反应。
5.2 溶液浓度及液固比对膨润土吸附重金属离子的影响
在其它条件不变的情况下, 溶液中重金属离子浓度增加,有利于膨润土对重金属离子的吸附。研究表明, 随着溶液重金属离子初始浓度的增加, 膨润土的吸附总量明显增加, 但单位质量膨润土的吸附量却减小, 说明膨润土对重金属离子的吸附增加量明显小于溶液中重金属离子的增加量。也就是说, 单纯靠膨润土的吸附作用, 很难达到完全去除溶液中重金属离子的目的。应同时考虑沉淀、絮凝等的联合使用。
在溶液初始浓度不变的条件下, 随着溶液中膨润土用量的增加, 即液固比的减小, 膨润土对重金属离子的吸附总量明显增加, 但单位重量膨润土的吸附量却明显减小。
5.3 pH 对膨润土吸附重金属离子的影响
酸性条件不利于膨润土对重金属离子的吸附作用, 中性和碱性条件有利于吸附作用的进行。在pH 较低的酸性条件下,溶液中存在较多的H+ , 部分H+将占据蒙脱石吸附位, 与金属离子产生竞争吸附; 另一方面, 在pH < 7 时蒙脱石晶体端面带正电荷, 在pH = 7 时端面电荷为零, 在pH > 7 时端面带负电荷, 因此碱性条件有利于通过端面电荷吸附少量金属阳离子。碱性环境下重金属离子还容易与溶液中多余的HO - 离子形成难溶氢氧化物沉淀。
5.4 吸附时间的影响
膨润土对重金属离子的吸附速度在前15 分钟进行的很快, 随后吸附速度减慢, 一般在30 分钟内吸附作用基本达到平衡, 吸附率可达95 %以上。
5.5 粒度的影响
随着膨润土粒度的减小, 端面破键增多, 阳离子交换能力略有增加。同时, 粒度减小, 比表面积增大, 物理吸附也明显增强。总的结果是随粒度减小, 吸附量增加。不同产地膨润土粒度对吸附性能的影响程度不同, 粒度从120 目减小到200 目, 对重金属离子吸附量一般增加10～25 % , 少数情况下可增加50 %以上。
5.6 膨润土对不同金属离子的吸附
粘土矿物对重金属离子的吸附选择性受矿物的层电荷分布、重金属离子的水化热、电价、离子半径、有效离子半径等因素控制。蒙脱石对几种重金属离子的
选择性吸附顺序为: Cr3+ > Cu2+ > Zn2+ > Cd2+ > Pb2+。根据Sverjensky 和Sahai 等的经验公式, 得到Cr3 +、Cu2 +、Zn2 +、Cd2 +、Pb2 +五种重金属离子的有效水合离子半径依次为: Cr3 +< Cu2 +< Zn2 + < Cd2 +< Pb2 +。在离子交换反应中, 离子的电价越高, 半径越小, 越易发生交换反应。在Cr3 +、Cu2 +、Zn2 +、Cd2 +、Pb2 +五种离子中, Cr3 +的电价最高, 有效水合离子半径最小, 最易置换蒙脱石中Na +、Ca2 +等阳离子。蒙脱石对Cr3 +、Cu2 +、Zn2 +、Cd2 +、Pb2 +五种重金属离子的吸附容量依次为(mmol/ kg) : 58.75 , 34.61 , 28.70 , 19.41和10.82[10]。
6 结语
目前关于膨润土对重金属离子的吸附多限于对模拟废水的实验研究, 而对实际废水中重金属离子的吸附应用研究较少。虽然经过某些方法处理后膨润土的吸附性能会有所改善, 但往往增加了成本, 对于废水处理来说, 经济成本是首先要考虑的因素。只有使膨润土的吸附性能得到大大改善的方法, 才可能用于实际废水的处理中。但总体上来说膨润土由于其特殊结构而具有良好的吸附和离子交换性能及其低廉的价格和丰富的储量，在废水处理领域表现出广阔的应用前景。目前对膨润土吸附剂的研究多限于实验室范围。廉价、高效粘土吸附剂产品的开发和工业化生产以及吸附剂在废水处理中的工业化应用应引起重视。
参考文献
[1] Harper , M. , Purnell , C. , Environ. Sci. Technol. , 24 , 55
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膨润土改性技术的现状
膨润土改性技术的现状 摘要：膨润土是一种重要的非金属矿产，资源丰富。改性膨润土大大提高了膨 润土的性能和品质，改变了中国膨润土品质低、应用受到限制的局面，有助于充分利用好中国丰富的膨润土资源，提高其附加值，创造更大的经济效益。本文在参考大量文献后总结了部分膨润土改性技术及其机理。 关键词：膨润土；改性；机理 前言 我国的膨润土资源种类齐全，分布广。目前已累计探明储量50.87亿吨以上，保有储量大于70亿吨，仅次于美国，居世界第二位，主要集中在东北和东部沿海各地。我国丰富的膨润土资源为新产品的开发和研究、市场的开拓、竞争力的提高等奠定了基础。但我国膨润土钙基者多，蒙脱石含量偏低，而采选加工方法较简单，产品质量受到影响，对外贸易中处于低出高进局面，导致其应用范围受限制[1]。 1膨润土的矿物学特性及类型 膨润土又名“斑脱岩”或“膨土岩”，是一种以蒙脱石矿物成分为主的粘土岩，图1是蒙脱石晶体单元层结构。蒙脱石又称“微晶高岭石”或“胶岭石”，是一种层状含水的铝硅酸盐矿物，其理论结构式为：E x·nH2O{(A12一Mgx)[(Si，A1)4O10](OH)2}，E为层间可交换的阳离子，主要为Ca2+、Na+、M g2+、K+，X 为E作为一价阳离子时单位化学的层电荷数，一般变化在0.2～0.6[2-4]。除了蒙脱石，膨润土中常含有少量的伊利石、高岭土、沸石、长石、方解石等矿物，所以具体膨润土的性质还与蒙脱石的种类和含量有关。大致来讲膨润土具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、增稠性、润滑性、吸附性和脱色性等一系列优良特性。能吸收自身体积8～15倍的水量，体积膨胀倍数至30倍；分散悬泽陛使其在水介质中可分散成胶体悬浮液；为了保持电价平衡，在蒙脱石的结构单元层之间存在着K+、Na+、Ca2+等大半径离子的阳离子，这些离子可与同性电价离子发生等电量交换，从而使蒙脱土具有阳离子交换能力。所以蒙脱土具有吸附各种气体、液体、有机物和有色物质的能力。膨润土按交换的阳离子种类、含量和结晶化学性质等可分为钙基膨润土、钠基膨润土、镁基膨润土及钙一钠基膨润土，常见的是钙基膨润土和钠基膨润土。其中钠基膨润土比钙基膨润土有更高的膨胀性和阳离子交换容量。在水中分散性好，且黏性、润滑性及热稳定性俱佳。此外，触变性、热湿拉强度和干压强度也较好，所以钠基膨润土性能更好，利用价值更大。 2膨润土的改性方法及机理 2. 1 酸性活化白土[5] 酸性活化白土是指用酸处理过的膨润土生产工艺有湿法和干法两种。 湿法生产工艺流程为：原矿一干燥一粉碎一活化一分酸一漂洗一浓缩一干燥一磨粉一包装
膨润土在地铁盾构施工中的应用
以郑州地铁一号线05标会展中心站～黄河东路区间隧道为例，介绍了膨润土浆 液的性能及其在盾构施工中的应用 1 工程概况 郑州地铁一号线05标会展中心站～黄河东路站区间大体呈反“S”形，区间线路从会展中心站东端头出发，下穿会展中心立交匝道后继续行进，在下穿熊儿河后，于军事管理区西南角转向东，沿金水路到达黄河东路站。线路右线全长（右DK25+～右DK27+），左线全长（左DK25+～左DK27+）。本段线路左线设二条平曲线，曲线半径分别为350m、400m；右线设两条平曲线，曲线半径分别为350m、410m。区间覆土厚度为～18m，区间最小坡度‰，最大坡度‰。区间隧道设一处泵房（与区间风井合建），联络通道二处。 区间所处地层主要为第（8）层：粉砂，浅灰色，饱和，中密～密实，颗粒级配一般，颗粒成分由石英、长石、云母组成。局部夹灰色密实粉土。层厚～，平均厚度，层底标高～，平均标高，层底埋深～，平均埋深；第（9）层：细砂，灰一褐黄色，饱和，中密一密实，偶见蜗牛壳碎片、小姜石，颗粒级配一般，颗粒成分主要由石英、长石组成，含少量暗色矿物。层厚～，平均厚度，层底标高～，平均标高，层底埋深～，平均埋深。 2 膨润土的使用研究 会展中心站～黄河东路站区间风井始发后，地层主要以富水砂层为主，使用泡沫剂进行改良土壤效果不明显，推进速度缓慢，出土温度过高，刀盘扭矩经常达到额定扭矩，开挖土舱压力无法建立，超挖现象明显，地面沉降较大，掘进速度为5mm/min以内，推进一环的时间最长可达到8个小时，推进期间由于机器温度过高会引起刀盘不停的跳闸，刀盘结泥饼的机率也大大的增加。 3 膨润土改良土体的机理研究 膨润土的组成和结构构造 膨润土是以蒙脱石为主要成分的非金属粘土类矿物，蒙脱石含量占到30%～80%。蒙脱石是含水的层状铝硅酸盐，其晶体结构由两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氢氧八面体晶片组成，属2：1型层状硅酸盐矿物。其理论化学式为Nax（H20）4{A12[A1xSi4-x010]（OH）2}，八面体中存在的阳离子数为2，四面体中存在的阳离子数为4。一般硅氧四面体和铝氢氧八面体中存在如Fe2、Fe3+、Mg2+、A13+等阳离子的同象置换，当置换阳离子为低价时，使结构增加等当量的负电荷，由层间吸附阳离子补偿。蒙脱石晶层之间阳离子与晶体格架间形成电偶极子，加上蒙脱石晶层之间结合力较弱，能吸附极性水分子，根据阳离子种类及相对湿度，层间能吸附一层或两层水分子。另外，在蒙脱石晶粒表面也吸附了一定的水分子，结构水以0H基形式存在于晶格中。 膨润土的膨胀和渗透机理 盾构掘进中所使用的膨润土是粘土的一种，主要成分蒙脱石其四面体中的硅可被铝随机置换，八面体中的铝可被同价或低价离子如Ca2+、Na+、Mg2+等类质同象置换，这种类质同象置换过程使蒙脱石晶层面有过剩的负电荷，在层间产生静电场，因此蒙脱石层间可吸附Ca2+、Na+、Mg2+等阳离子和水（H30+）、氨（NH+4）等极性分子。正是蒙脱石这种特有的吸附功能使得膨润土具有很强的膨胀能力。 膨润土一般分为钠基和钙基膨润土，在工程中多使用钠基膨润土（本试验中也选用了钠基膨润土），其颗粒的单位晶层中存在极弱的键，钠离子本身半径小，离子价低，水很容易进入单位晶层问，引起晶格膨胀，颗粒的体积膨胀为原来颗粒体积的l0～40倍，吸水后形成一道不透水的防渗层。若再经过一段较长时间，膨润土颗粒会变成膏脂状，渗透系数可以降到1×10-7m/s以下，几乎不透水。 从微观结构来看，膨润土颗粒是粒径小于2μm的无机质，主要结构体系为Si―Al―si，
膨润土及改性产品在废水处理中的应用
膨润土及改性产品在废水处理中的应用 来源：作者：发布时间：2009-04-01 前言 我国水资源总量居世界第6 位, 人均拥有水量居世界第84 位。水资源在时间分配上不均匀, 在空间分布上不平衡, 不少地区水资源紧张。随着经济的发展和人民物质生活水平的提高, 对水的需求还将增长。在经济迅速发展和城市化的发展过程中, 水污染在加剧。 水污染加剧制约了我国经济和社会的发展。寻找一种较为廉价的污水净化材料,降低污染水的处理成本, 提高净化效率, 已成为环境保护中亟待解决的问题。 膨润土是以硅铝酸盐为主的矿物。硅铝结构本身带负电荷使其具有很好的离子交换能力; 膨润土具有很大的表面积, 使其具有较大的吸附能力。良好的阳离子交换能力和吸附性能为它在污水处理中的应用奠定了基础。我国膨润土资源十分丰富, 应用天然膨润土开发污水处理新材料, 无疑是解决我国污水处理的一条可行之路[1]。 将膨润土应用于污水处理,已经引起人们的高度重视。在环境保护方面它作为水处理的净化剂、吸附剂，给环境保护带来了一条新途径。 1．改性膨润土处理有色污染物废水 改性膨润土的脱色作用主要用于处理印染废水。印染废水的种类很多,有机物质量分数高、色度大、具有抗氧化性、抗光性和高化学稳定性,是一种难以处理的工业废水,近年来用改性膨润土对印染废水的脱色处理研究取得了一定进展[2，3 ]。 交联蒙脱石的脱色性的实验的结果表明：蒙脱石经过改性，脱色性能比原土有明显提高；对于同种改性蒙脱石，土浆的脱色性能远大于固体粉末的脱色性能，且脱色时间短。用于实际生产中的染料废水处理可达到操作简便、高效、低成本处理的效果。 2．用于含磷、氟废水的治理 含磷废水排入水体,会引起湖泊和海洋的营养富集,严重时藻类疯长,水体发臭,鱼类死亡,严重影响水体环境,给人类带来直接经济失。 孙家寿等[4]对铝交联蒙脱石脱磷进行了研究，结果表明铝交联蒙脱石对溶液中的磷酸根有较好的吸附性能，其吸附容量可达5. 56 mg/ g。用其处理含磷酸废水时，在pH 为7. 3 、用量为9 g/ L 废H2O、搅拌时间为30 min、搅拌速度为450 r/ min的条件下, 对磷的去除率接近100 %[5]。 3．改性膨润土脱除废水中重金属离子 重金属离子废水主要来源于金属矿山、冶金、电解、电镀等行业，它可在水生生物中富集，通过食物链危害人体健康。改性膨润土可用来吸附废水中的重金属离子，且在再生过程中又释放出被吸附离子以供回收利用，可实现变害为宝这一目标[6]。 用改性膨润土制成两个或三个吸附池,使含铬废水缓慢通过过滤池与改性膨润土接触3～4 h，对高或中等质量浓度的含铬废水中铬的脱除率可达99 %以上，适合于电镀、皮革、印染及化学试剂等工业排放的含铬废水处理。赵晓明[7 ]等采用碳酸钠、氯化铝改性的膨润土处理了含Cr5+废水，结果得出，在pH为6.0，改性膨润土质量浓度为15.0g/L 时，对废水中Cr5+的去除率达到95%，出水水质符合国家标准。4．改性膨润土处理印染废水 国内近年来对改性膨润土在印染废水处理中的应用进行了研究。研究了改性膨润土对红色染料的脱色性能，结果表明，改性膨润土的脱色能力大于原土。 使用质量分数0.01%的膨润土加0.005%的聚合氯化铝，可使以阳离子为主的染料废水脱色率达94%—100%；用金属离子（铝盐—镁盐）对膨润土进行改性，对水中活性艳红染料进行了吸附色，发现改性膨润土还具有一定的光化学催化降解作用[8]。
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膨润土吸附材料在有机污染物控制中的研究进展 李雪飞郑岳青* （宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211） 摘要：由于特殊的天然纳米结构，膨润土改性吸附材料在有机污染物控制与修复中有广阔的应用前景。本文重点评述了膨润土吸附材料对有机污染物的吸附作用机制，构效关系。简要总结其在一些有机污染物的控制作用。并展望了今后的重点研究方向。 关键词：膨润土；吸附材料；有机污染物；污染控制 Adsorption of bentonite materials in organic pollutants control research progress LI Xue-Fei ZHENG Yue-Qing* (Faculty of Material Science and Chemical Engineering , Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang) Abstract:Because of natural peculiar nanometer structure,the bentonite changes nature adsorption material controlling in organic pollutants and having a prospect to apply vastly in renovation. Priority reviews the main body of a book having stated bentonite adsorption material imitating relation to organic pollutants adsorbing mechanism , structure. Brief summary it's the control action in a few organic pollutants. And have looked into the future at priority the days to come studying direction. key word：Bentonite ；Adsorption material ；Organic pollutants ；Contamination control 引言
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膨润土注浆材料在注浆工程中的应用 2006-11-30 摘要: 以北京地铁 5 号线某区间隧道为例, 介绍了膨润土注浆材料的性能及其在工程中的注浆施工工艺。 关键词: 膨润土; 注浆; 地铁隧道 1 工程概况 北京地铁五号线 04 标段包括一个车站和一个区间工程, 即天坛东门站— 磁器口站区间和磁器口车站, 总长度 1 175.19 m, 其中区间施工范围长 995.19m, 车站施工范围长 180 m。区间工程主要包括隧道及其所含的联络通道、迂回风道、泵房、人防防护段、施工横通道、竖井、与规划七号线的联络线节点等土建工程。天坛东门至磁器口区间隧道分左右两线, 采用矿山法施工, 工程防水采用复合式 衬砌结构, 全外包防水模式, 不考虑引排二衬外的地下水, 防水层设在初支喷射 混凝土与二衬混凝土之间。根据模板台车的长度, 以每 9 m 长隧道为一段, 依次浇筑; 同时,每段内设不少于 9 根的回填注浆管, 注浆管直径 25mm。 隧道结构完成后, 最初施工方采用传统的水泥浆回填, 但由于水泥浆含水 量大、易收缩, 完成注浆后对混凝土裂缝和施工缝处的渗漏没有起到明显的改善作用, 不得不再次钻孔进行化学注浆, 因此大大增加了施工成本。在此情况下, 施工方最终选择用膨润土注浆粉(Bentogrout)进行注浆。 2 膨润土注浆材料介绍 膨润土的主要成分为钠基蒙脱石, 它是一种由微观片状晶体结构组成的矿物; 片状晶体通常小于 2μm 且呈胶状, 它们能够吸收水分子, 从而使得分子间 距加大、膨润土颗粒膨胀; 一旦膨润土颗粒吸水后,分子内电荷达到饱和即会阻止水分子通过, 这就保证了膨润土具有极低的透水性, 使之具有优良的防水屏障作
膨润土
摘要：本文分析了膨润土对水泥浆液的作用机理及其影响。结果表明，膨润土较好的改善了水泥浆的粘度、析水率、分散性、保水性等工作性能，从而有利于提高灌浆效果。但同时随着膨润土掺量的增加，也会在一定程度上降低浆液的强度，因此在配制浆液时要综合考虑膨润土对浆液的影响，根据实际工程选取合理的配比。 关键词：膨润土；稳定剂；粘度；析水率；浆液强度；保水剂；分层度 1. 引言 大坝基础防渗帷幕灌浆和岩溶灌浆一般都采用多种水灰比的水泥灌浆，这种方法对浆体的稠度都是由稀变浓的加以控制，直到达到灌浆结束为止。常规灌浆最大的弊端是费工费时，浪费浆材。因此，世界许多发达国家正积极发展水泥灌浆新技术和水泥稳定浆材的研究，形成了用水泥灌浆新技术和水泥稳定浆材解决复杂基础处理的趋势。 八十年代初日本首次研制出超细水泥浆材的湿式工法(WMC 工法)，此后许多国家相继以超细水泥作为灌浆材料的研究[1，2]：在此基础上我国于八七年研制成功了湿磨细水泥浆的灌浆新技术[3]；但是，因超细水泥成本高，每吨成本价都在2000 元以上，因此，限制了超细水泥在工程中的应用。九十年代初，新的灌浆技术法开始在工程中应用，该法主要是通过添加膨润土来生产稳定浆液，目前国内外配制稳定灌浆液普遍采用膨润土作稳定剂，用膨润土配制的浆液稳定性、可灌性、保水性、分散性一般都比较好，但是也有不少工程在灌浆过程中，由于浆液稳定性和保水性不好出现了问题，非但没有达到预期的效果，反而浪费了很多浆材，造成了巨大损失。因此，本文着重介绍膨润土对砂浆溶液的影响，以便为今后配制稳定浆液提供参考。 2. 膨润土对水泥浆液的作用机理及其影响 膨润土[4](Bentonite)按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩-蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。其化学式为Nax(H2O)4{(Al2～xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。 2.1 膨润土的作用机理 膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土，因此，蒙脱石的品种和含量对膨润土的性能有很大的影响。蒙脱石是由2层Si—O四面体中间夹一层Al—(O ,OH)八面体为构造单元组成的层状硅酸盐矿物。其结构有2个特点：层间范德华力连接，这种作用较弱；四面体中部分Si4 +可被Al3 +取代，八面体中的Al3 +可被Fe2 +、Mg2 + 、Zn2 +等离子取代，使晶层平面上带负电。前者使水分子易于进入晶胞层间发生膨胀；后者使粘土颗粒表面能自发地吸附反电荷离子(阳离子)形成络合物或有机、无机复合物。 当膨润土分散于水中时，由于表面吸附的阳离子在溶液主体中的浓度较低，它们有自晶层表面向外扩散的趋势；另一方面，它们又受带电晶层的静电吸引。这2个相反趋向的结果，使粘土颗粒晶层外表面形成扩散双电层，并呈大气状分布。堆叠晶层间的阳离子则限制在面对面的晶层表面中间的狭窄间隔内。膨润土分散在水中，蒙脱石的颗粒可能呈单一晶胞，也可以是许多晶胞的附聚体。由于蒙脱石晶体表面电荷的多样性和颗粒的不规则性，它们在水中会产生许多不同的附聚型式。 膨润土在水中高度分散搭接成网络结构，并使大量的自由水转变为网络结构中的束缚水，而形成非牛顿液体类型的触变性凝胶。它的粘度对于悬浮液体系的稳定性具有重要影响，并与剪切速度变化有关。搅动时，网络结构破坏，凝胶转化为低粘滞性的悬浮液；静止时,恢复到初始凝胶网络结构的均相塑性体状态,粘度逐渐增大。在外力作用下悬浮液与胶体可以无限转化。这就是掺加膨润土后浆液触变性变好的原因。由于上述原因，导致加入膨润土的浆液粘度上升，保水性能提高，触变性能变好。 2.2 试验材料
超声波技术改性膨润土及其应用
超声波技术改性膨润土及其应用 周 艳,陈勇军,贾德民 (华南理工大学材料学院,广东广州 510640) 摘要:采用超声波技术对膨润土进行有机改性,研究不同的超声波工艺条件对改性结果的影响;将改性膨润土与NBR胶乳共沉制得纳米复合材料,并对其结构与性能进行探讨。试验结果表明,650W×30min超声波辐射条件是一个较好的工艺条件;制得的复合材料为插层型纳米复合材料,其物理性能较NBR有所提高。 关键词:超声波;膨润土;NBR胶乳;有机改性 中图分类号:TQ330138+3;TQ33317 文献标识码:B 文章编号:10002890X(2002)1120658204 目前聚合物2膨润土纳米复合材料因其优良的性能正日益受到人们的重视。由于膨润土表面具有亲水性,将其与高分子材料直接复合时两相的界面相容性很差,无机粒子在有机相中的分散不理想,容易聚集成团,影响复合材料的性能。为了使纳米微粒能长期稳定地存在,有机2无机相间应具有较强的相互作用,这样才能较好地利用有机基质来阻止无机纳米微粒的团聚,因此有必要对膨润土表面进行有机改性处理。利用膨润土层间阳离子的可交换性以及片层的可膨润性,可将长碳链有机季铵盐置换到层间得到有机化膨润土。有机基团的引入使无机相和有机聚合物界面的粘合性能提高。 超声波作为一种新的技术在化学反应中得到了越来越广泛的应用,对许多有机反应有明显的加速作用[1,2],并且具有时间短、效率高、耗能小等优点。本工作将超声波技术应用于长碳链季铵盐对膨润土的有机改性反应中,研究了不同工艺条件下的改性结果;同时将有机改性膨润土与NBR胶乳共沉得到插层型纳米复合材料,并研究了其结构与性能的关系。 1 实验 111 原材料 十六烷基三甲基氯化铵(以下简称C16),活 作者简介:周艳(19752),女,湖北当阳人,华南理工大学在读博士研究生,主要从事高分子材料的合成、制备与改性工作。性物质量分数为0170,工业品,广州新图精细化工有限公司产品;NBR胶乳,固形物质量分数为0120,兰州化学工业公司合成橡胶厂产品;膨润土,800目,南海市非金属开发公司产品。 112 基本配方 NBR 100;硬脂酸 2;氧化锌 4;促进剂CZ 114;促进剂DM 014;硫黄 115。 113 试验设备与仪器 J Y922Ⅱ超声波细胞粉碎机,频率为20～25 kHz,上海新芝生物研究所产品;D max2Ⅲ型X射线 衍射仪,管电压为30kV,铜钾α射线,扫描速度为5°?min-1,测试范围为2～60°,步长为0102°,日本理学公司产品;HITACHI S2550扫描电子显微镜(SEM),加速电压为25kV,日本日立公司产品。 114 试样制备 (1)超声波改性膨润土 先将40g膨润土分散于800mL蒸馏水中,再将一定量C16溶于热蒸馏水后加入膨润土悬浮液中,用一定功率超声波处理一段时间。过滤反应液,蒸馏水洗涤有机化膨润土至滤液不含氯离子(滴加011mol?L-1硝酸银无白色沉淀生成)。 (2)改性膨润土/NBR纳米复合材料的制备 先将一定量的NBR胶乳稀释到质量分数为0110,再将有机改性膨润土分散于蒸馏水中,两者混合,并加入少许乳液稳定剂,于50℃下搅拌4 h。反应完成后用质量分数为0115的氯化钙溶液破乳,洗涤,先自然风干,再于60℃下真空烘干。
膨润土
1 饱和膨润土及其与砂混合物的压缩变形特性 [期刊论文] 《岩土力学》ISTIC EI PKU -2009年11期孙文静，孙德安，孟德林，SUN Wen-jing，SUN De-an，MENG De-lin 对用不同制样方法得到的饱和膨润土及其与砂混合物进行了压缩试验.试验结果表明,饱和膨润土的压缩曲线呈双线性,不同于普通黏土的压缩曲线.压缩试验中量测了侧向应力,由此得到的饱和膨润土的静止侧向压力系数值较一般黏... 关键词：饱和膨润土膨润土与砂混合物压缩曲线侧向应力浸水膨胀试验骨架孔隙比 saturated bentonite sand-bentonite mixtures compression curve lateral stress swelling test skeleton void ratio 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 2 钠基膨润土防水毯在国贸三期地下工程中的应用 [期刊论文] 《中国建筑防水》-2007年3期周竞天，Zhou Jingtian 介绍了钠基膨润土防水毯在北京国贸三期地下防水工程中的施工工艺,并对工程各构造部位的防水设计方案及质量监控要点作了阐述. 关键词：地下工程钠基膨润土防水毯底板桩头膨润土密封膏膨润土防水粉 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 3 地下工程使用的膨润土防水技术新发展(被引用 8 次) [期刊论文] 《水利水电科技进展》ISTIC PKU -2002年4期鞠建英 简要介绍国内外用膨润土(天然纳米材料)作为防水材料的技术发展概况.重点介绍膨润土毯、膨润土板的应用技术及其优点、特性.这些产品已在国内外大量使用,并已代替或可能代替地下工程防水的其他材料. 关键词：膨润土蒙脱石天然纳米材料膨润土板膨润土毯止水条 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 4 天然钠基膨润土在防水工程上的应用鉴别 [会议论文] 张启凤，高嵩，2006 - 2006中国防水工程技术论坛 笔者通过本文旨在以简捷、有效的方法,告知用户如何鉴别地应用"天然钠基膨润土"于地铁、隧道、垃圾填埋场、高层建筑地下、人工湖等防渗工程上,以便为用户节约人力、物力、财力,确保防渗工程达到"百年大计,质量第一"。 关键词：天然钠基膨润土防水工程膨润土防水毯人工改性钠化膨润土防渗工程 导出 5 两种膨润土的土-水特征曲线 [期刊论文] 《岩土力学》ISTIC EI PKU -2011年4期孙德安，孟德林，孙文静，刘月妙，SUN De-an，MENG De-lin，SUN Wen-jing，LIU Yue-miao 用滤纸法和压力板法对Kunigel-V1和高庙子两种膨润土进行试验研究,量测不同孔隙比情况下的土-水特征曲线,研究土-水特征曲线与孔隙比之间的关系以及两种膨润土的土-水特性.试验结果表明:用吸力与含水率的关系表示土-水特... 关键词：Kunigel-V1膨润土高庙子膨润土土-水特征曲线滤纸法高放废物 查看全文 - 下载全文 - 导出 - 引用通知 6 膨润土的改性及在废水处理中的应用研究进展(被引用 3 次) [期刊论文] 《水处理技术》ISTIC PKU -2009年5期晏得珍，何玉凤，王艳，王荣民，Yan Dezhen，He Yufeng，Wang Yan，Wang Rongmin 介绍了膨润土的结构与基本性质,探讨了近年来对膨润土的活化、有机改性、无机改性,及无机/有机复合改性方法,以及改性膨润土在含重金属离子废水、有机废水及含磷废水中的应用研究进展,并指出目前膨润土在环境应用中存在的问...
各种膨润土的性能及其综合利用现状
各种膨润土的性能及其综合利用现状 膨润土又名膨土岩、斑脱石，是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物, 其化学成分相当稳定, 被誉为“万能石”。蒙脱土(Montmorillonite )是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一, 但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大, 这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝(镁) 氧(氢氧) 八面体片, 构成2:1型含结品水的硅酸盐矿物。是粘土类矿物大家庭中品体结构变异最强的矿物之一。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度己接近纳米级, 是天然纳米材料。 1 主要类型及用途 我国的膨润土资源极为丰富, 遍布26 个省市, 储量世界第一。目前我国膨润十发展较快, 应用已达24个领域。2000 年我国膨润十年产量为250万吨,2003年我国膨润土年产量已超过290万吨, 其中铸造业占38%; 钻井泥浆占24%; 铁矿球团占16%; 活性白土占15% ; 剩余7% 主要消费在轻工、农业、建筑等领域, 尽管这部份领域用量小, 但价值高, 经济效益好。 天然膨润十一般多为钙基膨润土, 其物化性质不甚理想, 如将其加工成钠基膨润土、提纯膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土、活性白土(颗粒白土)、白炭黑等膨润土深加工产品, 可广泛用于石油化工、油脂、医药、建筑、日化、纺织、涂料、冶金、环保等各领域中。 1.1 钠基膨润土 自然界产出的膨润土, 绝大部分为钙基膨润土。钙基膨润土较钠基膨润土性能差, 所以生产厂常用人工钠化的方法将钙基膨润土改型为钠基膨润土。钠基膨润土在铸造行业、钻井泥浆、铁矿球团、干燥剂、污水处理、建筑工程防水材料、涂料等7种行业需求用量较大。 铸造用膨润土是钠基膨润土最大的用户, 每年用量不少于110万吨。钠基膨润土以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。因具有良好的可塑性, 可防止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象, 加之成型性强、型腔强度高, 便于金属行业浇铸湿态或干态型模, 是精密铸件首选的型砂粘结剂。 钻井泥浆用膨润土是钠基膨润土第二大的用户,每年用量不少于70万吨。在进行油、气钻井等项工作时, 要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压。膨润土具有强烈的吸水性, 能吸收相当于本身体积8 倍的水, 体积膨胀10-30倍, 在水溶液中呈悬浮和胶凝状态, 分散性好、出浆量大, 因此是制造钻井泥浆的理想材料。 铁矿球团用膨润土是膨润土第三大的用户, 每年用量为45 万吨。铁矿球团用膨润土是现代冶金工业的重要辅料之一, 将精矿铁粉加适量膨润土和水混合后在造球机中滚动成球状, 然后干燥预热、焙烧结成有高强度的球团再进行冶炼。 膨润土可作浑浊水的澄清剂、被污染水的防水剂、污水处理剂等。用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物, 去除率达95%。在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理。圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害, 可在这些场所撒膨润土, 回收高效肥料。 利用膨润土的润滑性、粘结密封性、增稠性及胶凝性制成泥浆, 用于各种土壤作业的衬壁防渗, 如隔墙建造、灌浆、沉箱、打桩、土地防渗、水泥及混凝十施工添加剂, 污水处理及隧道盾构润滑等。用膨润土防渗层铺河道, 可把有限的水引向远方。膨润土防水层可用天然钠基膨润土粉直接铺设, 也可以用膨润土与当地十搅拌夯实, 也可以将膨润土夹在两层织物之间形成防水(渗) 毯(板) , 快速修建起储水池、储水窑、输水渠。 膨润土可作防水材料, 如瓦楞纸板填料、两层无纺布中间夹膨润土的防水毡和一层无纺布一层塑料板中间夹膨润十的双重防水板, 该材料己在地铁、大坝底部、垃圾填埋场地下工
膨润土概述
膨润土概述 摘要：膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体,由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国内外已在工农业生产广泛应，其被称为万能土。本文主要从膨润土的性质、用途、选别提炼方法、在我国应有发展情况等进行阐述。 关键字：膨润土蒙脱石性质用途 一、膨润土的性质 膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石的化学成分为:（Al2,Mg3）[Si4O10][OH]2?nH2O,常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等；一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等；具蜡状、土状或油脂光泽；膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。蒙脱石矿物属单斜晶系，通常呈土状块体，白色，有时带浅红、浅绿、淡黄等色。光泽暗淡。硬度1～2，密度2～3g/cm3。按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土、钙基膨润土、天然漂白土，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、能变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色离子。 二、膨润土的用途 膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿具有特殊的性质，有膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域。 1、铸造行业
【CN110182819A】一种改性膨润土及其改性方法和应用【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910379685.8 (22)申请日 2019.05.08 (71)申请人 东南大学 地址 211102 江苏省南京市江宁区东南大 学路2号 (72)发明人 杨玉玲 杜延军 刘松玉 范日东 刘志彬 王菲 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 代理人 柏尚春 (51)Int.Cl. C01B 33/40(2006.01) (54)发明名称一种改性膨润土及其改性方法和应用(57)摘要本发明公开了一种改性膨润土及其改性方法和应用，所述改性膨润土包括无机磷基聚合物、柠檬酸和膨润土母土；其中无机磷基聚合物是六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或焦磷酸钠中的一种或多种的混合物；其改性方法采用制浆干燥法，步骤包括柠檬酸及磷基聚合物溶液配置、柠檬酸预改性膨润土制备、磷基聚合物协同柠檬酸改性膨润土浆液制备和养护、干燥与研磨。本发明所提供的改性膨润土可应用于阻断强碱性渗滤液运移的水平阻隔屏障和竖向阻隔屏障中，可保障阻隔屏障的良好防渗性能和抗化学腐蚀性能，同时具备调控污染液碱性的功能，可大范围推广应用于强碱性工业废渣堆场渗滤液的污染风险防 控措施中。权利要求书1页 说明书9页 附图1页CN 110182819 A 2019.08.30 C N 110182819 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110182819 A 1.一种改性膨润土，其特征在于：该改性膨润土包括无机磷基聚合物、有机弱酸柠檬酸和膨润土母土。 2.如权利要求1所述的一种改性膨润土，其特征在于：所述的无机磷基聚合物是六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或者焦磷酸钠中的一种或多种的混合物。 3.如权利要求1所述的一种改性膨润土，其特征在于：所述的无机磷基聚合物的质量为膨润土母土质量的1％～15％，有机弱酸柠檬酸的质量为膨润土母土质量的1‰～1％。 4.一种如权利要求1～3任一权利要求所述的改性膨润土的改性方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 1)配制有机弱酸柠檬酸溶液和无机磷基聚合物溶液； 2)柠檬酸预改性膨润土制备：以有机弱酸柠檬酸干重与膨润土母土干重比为1‰～1％的配比，将有机弱酸柠檬酸溶液与膨润土母土进行混合搅拌制得混合浆料，混合浆料静置后烘干，得到柠檬酸预改性膨润土； 3)无机磷基聚合物协同柠檬酸改性膨润土浆液制备与养护：根据无机磷基聚合物干重与膨润土干重比为1％～15％的比例规格，将柠檬酸预改性膨润土与无机磷基聚合物溶液充分混合，得到改性泥浆； 4)干燥与研磨：将改性泥浆烘干、研磨即得改性膨润土。 5.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤1)所述的配制有机弱酸柠檬酸溶液，是将有机弱酸柠檬酸充分溶于去离子水中，制备1～2mol/L柠檬酸标准储备液，用去离子水对该储备液进行稀释，得到pH≥3.5、浓度为0.1g/L～0.8g/L的有机弱酸柠檬酸溶液；所述的配制无机磷基聚合物溶液是指将无机磷基聚合物固体药剂溶于去离子水中，制备20g/L～40g/L的无机磷基聚合物溶液。 6.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤2)所述的将有机弱酸柠檬酸溶液与膨润土母土进行混合搅拌制得混合浆料中，搅拌的温度为20～60℃，搅拌的时长为2～6h。 7.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤2)所述的混合浆料静置后烘干中，静置时长为12h～24h，烘干是指置于20℃～105℃烘箱中烘干。 8.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤3)所述的将柠檬酸预改性膨润土与无机磷基聚合物溶液充分混合中，混合温度为20～60℃，时长为12h～24h。 9.如权利要求4所述的一种改性膨润土的改性方法，其特征在于：步骤4)所述的将改性泥浆烘干、研磨即得改性膨润土，是指将改性泥浆置于20℃～105℃的烘箱中进行烘干处理至恒重，研磨后过10目～200目标准筛，制得改性膨润土。 10.一种如权利要求1～3任一权利要求所述的改性膨润土的应用，其特征在于：该改性膨润土应用于强碱性工业废渣堆场水平阻隔屏障和竖向阻隔屏障中。 2
膨润土的性能及用途
膨润土的性能及用途文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
学年论文 学 院 化学化工 专 业 化学教育 年 级 2011级 姓 名 刘 新 河 论文题目 膨润土的性能及用途 指导教师 李玉玲 职称 副教授 成 绩 良好 2013 年 12月10 日
目录
膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words: bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较 好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应 用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。 1膨润土概述
膨润土在环境领域的应用
改性膨润土在废水处理中的应用 摘要：本文介绍了膨润土的吸附原理，简介了膨润土的几种的改性方法及改性 膨润土在废水处理中的应用，并探讨了影响膨润土吸附效果的几个因素。 关键词：膨润土吸附作用废水处理 1 前言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的粘土, 分布广, 储量大, 是我国的优势矿种。膨润土在水处理中的应用可追溯到20 世纪30 年代。1934 年Smith[1]发现蒙脱石能从水中吸收有机阳离子。60 年代膨润土逐渐用来吸附处理水中的有机物[2]。80 年代以来,膨润土在环保中的应用取得了较大进展,。其中, 用于废水处理的研究报道最多, 如用于处理味精废水、印染废水、煤气洗涤废水、造纸废水、含有机物废水等。将膨润土用于处理含重金属离子废水的研究相对较晚, 但进展很快。近十多年来不断有新的研究成果发表。本文就（改性）膨润土吸附重金属离子的机理、影响因素和目前研究存在问题作一些探讨。 2 膨润土的基本性能及对重金属离子的吸附机理 膨润土的特性取决于蒙脱石特有的结构,组成（Na,Ca）0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.H2O， 其理论化学成分为SiO 266.72%,Al 2 O 3 28.53%,H 2 O5%。蒙脱石是2 ∶1型粘土矿物, 为铝或镁的硅酸盐[3]。其晶体是由两层Si-O 4四面体夹一层Al-O 6 八面体组成基 本结构的单元层, 层与层之间存在着层间物质, 包括阳离子、水分子、羟基和水络合物等。晶层负电性主要通过静电引力吸附的K+、Na+、Ca2+等层间阳离子来平衡,这些层间阳离子具有可交换性。另外, 蒙脱石晶体边缘破键, 在pH > 7 时端面带负电荷, 也可吸附少量阳离子。因而能吸附水中带正电荷的离子和微粒。此外, 蒙脱石矿物晶粒细小, 具有较大比表面积, 因此还可通过范德华力或化学键作用吸附溶液中某些溶质。蒙脱石较高的阳离子交换容量(CEC)（80-120 meq/100g）和良好的吸附性能为膨润土及改性膨润土在废水处理中的应用奠定了良好的基础。 根据蒙脱石层间交换阳离子的种类和含量, 将天然产出的膨润土分为钠基膨润土、钙基膨润土、镁基膨润土和铝氢基膨润土四种类型，常见为钙型和钠型。蒙脱石与水中重金属离子的交换反应原理可简单表示为: M – X+ + Y+ = M – Y+ + X+ (1) 式中M 为蒙脱石, X+为蒙脱石层间阳离子,Y+为水体或环境中的阳离子。 离子交换是同电性离子之间的等电量的交换作用, 属化学计量反应, 符合质量守恒定律, 交换和吸附是可逆的。一般来说, 加大代换阳离子浓度即可提高交换量。阳离子电价和水化能越高代换性能越大, 被代换性也就越差。几种常见阳离子在浓度相同条件下交换能力顺序为: Li+ < Na+ < H+ < K+< NH4+ < Mg2+ < Ca2+ < Ba2+。阳离子在蒙脱石交换位置上的饱和度也影响其可交换性, Ca2+在饱和度越低的状态下越难被取代, 而Na+则相反[4]。 3 膨润土的改性方法 3.1 酸性改性 对膨润土进行酸处理，酸与硅酸盐发生物理化学反应，首先是蒙脱石层间的Na+、K+、Mg2+和Ca2+等阳离子转化为酸的可溶性盐类而溶出，从而削弱了原有层间的键能，使层状晶格间距扩大，活性表面增加。而酸中的H+又可以取代晶格表面阳离子，但又可被溶液中的阳离子交换出来。另外，酸还可以去除膨润土通道
膨润土厂家哪里有
膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土岩、常膨润土,含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等;一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等;具蜡状、土状或油脂光泽;膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬，常用于铸造行业、钻井泥浆以及铁矿球团中。而苏浙膨润土的广泛应用，生产厂家也逐渐多了起来，如何选择厂家成了大家关心的问题。 随着膨润土的广泛使用，市面上出现了很多以次充好的生产厂家，一不留神就可能买到劣质的膨润土，就拿纳基膨润土来说吧，一般也分为人工纳基膨润土和天然纳基膨润土，那么这两种如何区分呢？ 天然钠基膨润土和人工钠基膨润土很相似但是性能拥有很多的不同，在购买的时候要辨别清楚：
一、物理与化学稳定性的比较： 1、通过实验室试验，在两个同质、同体积的纸杯里，分别装入相同克重的天然钠基膨润土和人工钠化膨润土颗粒，然后添加同体积的蒸馏水，在经过24——48H后，结果发现：天然钠基膨润土遇水膨胀后形成较强的密实性，颗粒之间存在较强的粘结力；而且在经过2——3天的自然风干后，可以发现，天然钠基膨润土的表面层无碱状物质出现，形成了一体的硬胶体块层，下层呈硬态，可塑性好。而人工钠化膨润土的表面层出现一层碱状的白色物质，不能形成一体的硬胶体块，上下层呈软态，可塑性差。再用两个同质、同体积的纸杯里，分别装入经过烘干箱烘干的相同克重的天然钠基膨润土和人工钠化膨润土颗粒，然后添加同体积足量的蒸馏水，在经过24——48H完全水化后，用PH试纸各自蘸取纸杯的溶液，可以看出：天然钠基膨润土的PH值处于7——8之间，基本接近于中性，原因是天然矿物质；而人工钠化膨润土的PH值处于8——10之间，属于碱性。原因是人工碱化所致。 2、在实验室用两个同样的烧杯，分别称取经过烘干箱烘干的相同克重的、颗粒状的天然钠基膨润土和人工钠化的膨润土，然后分别往两个烧杯里倒入等量的浓度为1：1(或1：3)的盐酸溶液，倒入的盐酸溶液以高出烧杯内的颗粒1CM 为宜。 二、结果发现：
膨润土的性能及用途
学院化学化工 专业化学教育 年级2011级 姓名刘新河 论文题目膨润土的性能及用途 指导教师李玉玲职称副教授成绩良好 2013 年 12月10日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1．膨润土概述 (1) 2．膨润土的性能 (2) 3. 膨润土的用途 (2) 3.1 作为过滤剂在果汁澄清中的作用 (2) 3.2 在催化剂及其载体方面的应用 (2) 3.3 在食品包装材料方面的应用 (3) 3.4 作为饲料添加剂的应用 (3) 3.5 在葡萄酒酿制过程中的应用 (3) 4. 结语 (3) 参考文献： (4)
膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授 摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words:bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。 1膨润土概述 膨润土是由河、海中的单细胞低等水生植物硅藻的遗骸经过几百万年的沉积矿化作用而形成的生物矿物材料。由于其生物成因，具有独特的有序排列微孔结构、孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、比表面积大、导热系数低吸附性强、活性好等优点，并且其分布广泛，价格低廉。特别是膨润土颗粒壁上的天然多级有序的微孔结构，使其在作为聚合物材料、助滤剂、吸附剂、催化载体、表面活性剂以及色谱固定相或载体等方面有很高的应用价值。 2膨润土的性能